JP6497579B2 - Image composition system, image composition method, image composition program - Google Patents

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Description

本発明は、画像処理技術に関し、詳しくは、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像などの性質の異なる複数の画像を用いて所望する合成画像を得る画像合成システム、画像合成方法、及び画像合成プログラムに関する。   The present invention relates to an image processing technique, and more specifically, an image composition system, an image composition method, and an image composition that obtain a desired composite image using a plurality of images having different properties such as a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to wavelength bands. Regarding the program.

昨今、様々な画像合成手法が開発されている。また、様々な設定(例えば露光量や露出時間)で動作する様々なカメラがあり、それらカメラでは波長帯域に対する様々な感度特性で画像を取得できる。また、同一の設定のカメラでも、撮影時にフラッシュを焚くか焚かないかで実質的に異なる画像を取得される。   Recently, various image composition methods have been developed. Also, there are various cameras that operate with various settings (for example, exposure amount and exposure time), and these cameras can acquire images with various sensitivity characteristics with respect to wavelength bands. Even with cameras having the same settings, substantially different images are acquired depending on whether or not the flash is used at the time of shooting.

また、様々な目的対象を撮像するために、各々適したセンサを用いたカメラが広く普及している。例えば、人物などを監視するために、可視光センサを用いた監視カメラが広く普及している。一方、夜間における監視に対して、近赤外線カメラや遠赤外線カメラなどの非可視光センサを用いたカメラも広く普及している。他にも、近紫外線カメラも市販されている。或いは、テラヘルツ波や電波など可視光の波長領域よりも長い波長をイメージングするデバイスも市販されている。   In addition, cameras using sensors suitable for imaging various target objects are widely used. For example, in order to monitor a person or the like, a monitoring camera using a visible light sensor is widely used. On the other hand, cameras using non-visible light sensors such as a near infrared camera and a far infrared camera are widely used for nighttime monitoring. In addition, near-UV cameras are also commercially available. Alternatively, devices for imaging wavelengths longer than the visible light wavelength region such as terahertz waves and radio waves are also commercially available.

一般に 異なる種類の撮像センサを用いたカメラでは、光の周波数に対する感度特性が異なるため、何れかの撮像センサで取得された画像が他方の画像に対して低画質になりやすい。また、撮像の設定が異なることが多い。例えば、ある可視光カメラで照明を撮影した場合、発光部付近の画素で露光量が多すぎるため、可視光カメラで撮影された画像(可視光画像)では発光部付近の画素値が飽和(白とび)する。他方で、同一画角であっても、赤外線カメラで撮影された画像(赤外光画像)は、発光部付近の画素値が飽和せずに通常レンジ内で画像化できる。このように波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を用いることで、『白とび』を解消する有益な合成画像を得られることが推定される。同様に、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を用いることで、『黒つぶれ』の解消も推定できる。   In general, cameras using different types of image sensors have different sensitivity characteristics with respect to the frequency of light, so that an image acquired by one of the image sensors tends to have a lower image quality than the other image. Also, imaging settings are often different. For example, when lighting is taken with a visible light camera, the pixel value near the light emitting part is saturated (white) in the image taken with the visible light camera (visible light image) because the exposure amount is too large in the pixels near the light emitting part. Skip). On the other hand, even with the same angle of view, an image taken with an infrared camera (infrared light image) can be imaged within the normal range without saturation of pixel values near the light emitting unit. By using a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band in this way, it is estimated that a useful composite image that eliminates “whiteout” can be obtained. Similarly, by using a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band, it is possible to estimate the elimination of “blackout”.

波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を用いる画像合成処理に関する関連技術は、例えば以下の3文献がある。   For example, there are the following three documents related to image composition processing using a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band.

特許文献1には、同一撮像センサを用いて、可視光画像と赤外光画像とを同時に同一画角で同一露光時間で撮像し、可視光画像の『白とび』部分について補整した後に全体画像の階調を整える手法が開示されている。この手法では、同時に同一画角で同一露光時間で撮像した可視光画像と赤外光画像との画像特徴から、可視光画像の『白とび』部分の階層特徴を補完しつつ、全体を整える。結果、可視光画像の『白とび』部分をレンジ内に有するハイダイナミックレンジ画像(HDR画像(High Dynamic Range Image))を生成している。
具体的な実施形態での処理動作は、図9に示すように、撮像部において可視光画像と赤外光画像とを同時に撮像し、各々の画像を画像処理部に出力する。画像処理部は、可視光画像に飽和した画素が存在するか否かを検出し、可視光画像に飽和した画素が存在する場合、飽和した画素の周囲の可視光画像の画素出力値と赤外光画像の画素出力値との比(補正係数)を求める。飽和した画素における赤外光画像の画素出力値と補正係数を乗算し補正値を算出する。そして、可視光画像の飽和した画素の画素値と補正値とを入れ換える。最後に、階調変換部は、補正画素値に基づいて出力画像の階調を変換する。
In Patent Document 1, a visible light image and an infrared light image are simultaneously captured at the same angle of view and with the same exposure time using the same imaging sensor, and the entire image is corrected after correcting the “whiteout” portion of the visible light image. A method for adjusting the gradation of the image is disclosed. In this method, the entire image is prepared while complementing the layer feature of the “whiteout” portion of the visible light image from the image features of the visible light image and the infrared light image simultaneously captured at the same angle of view and the same exposure time. As a result, a high dynamic range image (HDR image (High Dynamic Range Image)) having a “whiteout” portion of the visible light image within the range is generated.
In the processing operation in the specific embodiment, as shown in FIG. 9, a visible light image and an infrared light image are simultaneously captured by the imaging unit, and each image is output to the image processing unit. The image processing unit detects whether or not a saturated pixel exists in the visible light image. When the saturated pixel exists in the visible light image, the pixel output value of the visible light image around the saturated pixel and the infrared light A ratio (correction coefficient) with the pixel output value of the light image is obtained. A correction value is calculated by multiplying the pixel output value of the infrared light image in the saturated pixel by the correction coefficient. Then, the pixel value and the correction value of the saturated pixel of the visible light image are exchanged. Finally, the gradation conversion unit converts the gradation of the output image based on the correction pixel value.

また、特許文献2には、複数の撮像センサから取得した同一画角の可視光画像と赤外光画像の同一領域内での可視光画像と赤外光画像の輝度を対比して、高い方の画像の輝度情報を用いてHDR画像に使用する手法を開示している。   Further, Patent Document 2 discloses that the higher luminance is obtained by comparing the luminance of the visible light image and the infrared light image in the same region of the visible light image and the infrared light image with the same angle of view acquired from a plurality of imaging sensors. The technique used for the HDR image using the luminance information of the image is disclosed.

また、特許文献3には、1つの撮像センサ内に可視光の受光素子群とともに赤外光の受光素子群を配置して、同一画角の可視光と赤外光の信号化と同一領域内での可視光と赤外光の輝度合成を可能にした撮影装置(カメラ)が開示されている。   In Patent Document 3, an infrared light receiving element group is arranged together with a visible light receiving element group in one image sensor so that the visible light and infrared light signals having the same angle of view are within the same region. An imaging device (camera) that enables luminance synthesis of visible light and infrared light in the field is disclosed.

なお、下記非特許文献1ないし7は、本発明に利用できる要素技術であり、本発明分野の先行技術である。   Non-Patent Documents 1 to 7 below are elemental technologies that can be used in the present invention and are prior arts in the field of the present invention.

特開2006−180270号公報JP 2006-180270 A 特開2010−166363号公報JP 2010-166363 A 特開2013−255144号公報JP 2013-255144 A

Rudin, L. I.; Osher, S.; Fatemi, E. (1992). "Nonlinear total variation based noise removal algorithms". Physica D 60: 259-268.Rudin, L. I .; Osher, S .; Fatemi, E. (1992). "Nonlinear total variation based noise removal algorithms". Physica D 60: 259-268. K. Dabov, A. Foi, V. Katkovnik, and K. Egiazarian, “BM3D Image Denoising with Shape-Adaptive Principal Component Analysis”, Proc. Workshop on Signal Processing with Adaptive Sparse Structured Representations (SPARS'09), Saint-Malo, France, April 2009.K. Dabov, A. Foi, V. Katkovnik, and K. Egiazarian, “BM3D Image Denoising with Shape-Adaptive Principal Component Analysis”, Proc. Workshop on Signal Processing with Adaptive Sparse Structured Representations (SPARS'09), Saint-Malo , France, April 2009. S. Park, M. Park, and M. G. Kang, “Super-resolution image reconstruction, a technical overview,” IEEE Signal Process. Mag., vol. 20, no. 5, pp. 21-36, May 2003.S. Park, M. Park, and M. G. Kang, “Super-resolution image reconstruction, a technical overview,” IEEE Signal Process. Mag., Vol. 20, no. 5, pp. 21-36, May 2003. B. D. Lucas and T. Kanade (1981), “An iterative image registration technique with an application to stereo vision,” Proceedings of Imaging Understanding Workshop, pages 121-130B. D. Lucas and T. Kanade (1981), “An iterative image registration technique with an application to stereo vision,” Proceedings of Imaging Understanding Workshop, pages 121-130 B. Zitova´, J. Flusser, “Image registration methods: a survey,”Image Vision Computing. 21 (11) (2003) 977-1000.B. Zitova´, J. Flusser, “Image registration methods: a survey,” Image Vision Computing. 21 (11) (2003) 977-1000. Y. Boykov, O. Veksler and R. Zabih, "Fast approximate energy minimisation via graph cuts", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 29, 1222-1239,(2001)Y. Boykov, O. Veksler and R. Zabih, "Fast approximate energy minimisation via graph cuts", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 29, 1222-1239, (2001) Pearl, Judea. “Reverend Bayes on inference engines: A distributed hierarchical approach”. Proceedings of the Second National Conference on Artificial Intelligence. AAAI-82, (1982).Pearl, Judea. “Reverend Bayes on inference engines: A distributed hierarchical approach”. Proceedings of the Second National Conference on Artificial Intelligence. AAAI-82, (1982). P´erez, P., Gangnet, M. and Blake, A. “Poisson image editing,” ACM Transactions on Graphics vol. 22(3), p. 313-318 (2003).P´erez, P., Gangnet, M. and Blake, A. “Poisson image editing,” ACM Transactions on Graphics vol. 22 (3), p. 313-318 (2003).

先行技術たる特許文献1ないし3について、課題を例示すれば以下の点を指摘できる。   The following points can be pointed out as examples of the prior art patent documents 1 to 3.

特許文献1で開示された方法は、可視光画像の画素値が飽和した画素でしか高画質化処理を行わないため、白とびが存在する領域以外に高画質化処理は影響されない。例えば、暗めの所で 赤外線フラッシュを用いて可視光画像と赤外光画像を撮像した場合、可視光画像にはノイズが多く 赤外光画像は鮮明であるものの、高画質化処理が有効に働かない。同様に、霧や霞がかかった所で撮影した場合でも、赤外光画像はクリアであったとしても、可視光画像の透過性について変化はなく、白っぽい画像が取得される。   Since the method disclosed in Patent Document 1 performs the image quality enhancement process only on pixels in which the pixel value of the visible light image is saturated, the image quality enhancement process is not affected except in areas where overexposure exists. For example, if a visible light image and an infrared light image are captured using an infrared flash in a dark place, the visible light image has a lot of noise and the infrared light image is clear, but the image quality improvement processing works effectively. Absent. Similarly, even when the image is taken in a place with fog or haze, even if the infrared light image is clear, there is no change in the transparency of the visible light image, and a whitish image is acquired.

特許文献2や3で開示されている手法も同様であり、可視光画像と赤外光画像との間の画像特徴を用いて、画像合成を行っているものの、合成する領域や その領域の優先画像(加えて反映度)などに改善の余地を残す。改善点を端的に指摘すれば、複数の画像から合成する領域やその大きさが予め人為的に定められている点が挙げられる。また、撮像手段は、同時に同画角で可視光画像と赤外光画像を取得することが求められる点もシステムによっては問題になるかもしれない。   The methods disclosed in Patent Documents 2 and 3 are the same, and although image composition is performed using image features between a visible light image and an infrared light image, the area to be synthesized and priority of that area are used. Leave room for improvement in images (plus reflection). If the improvement point is pointed out simply, the area | region to synthesize | combine from a some image and the point that the size are artificially defined beforehand are mentioned. In addition, depending on the system, it may be a problem that the imaging unit is required to simultaneously acquire a visible light image and an infrared light image at the same angle of view.

発明者らは、波長帯域に対する感度特性などの性質の異なる複数の画像から、それぞれの画像が有する視認性を高め得る画像特徴を利用した画像合成手法を検討した。本手法では、各々の画像が他の画像に対して有する良好な視認性の領域を踏まえた合成画像を取得可能なアルゴリズムを検討した。   The inventors studied an image synthesis method using an image feature that can improve the visibility of each image from a plurality of images having different properties such as sensitivity characteristics with respect to a wavelength band. In this method, we studied an algorithm that can acquire a composite image based on the region of good visibility that each image has over other images.

本発明は、上記検討に鑑み、性質の異なる複数の画像から、各々の感度特性の画像に含まれた他の画像に対する良好な視認性領域を画像全体に渡り導き出して、視認性をより高めた合成画像を生成する画像合成システム、画像合成方法、画像合成プログラムを提供する。   In view of the above consideration, the present invention has further improved visibility by deriving a good visibility region with respect to other images included in an image having each sensitivity characteristic from a plurality of images having different properties over the entire image. An image composition system, an image composition method, and an image composition program for generating a composite image are provided.

本発明に係る画像合成システムは、性質の異なる複数の画像各々から、視認性が他の画像よりもより高い領域を選択するための指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に数値化して取得する選択指標算出部と、前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する領域選択部と、前記領域選択部にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する画像合成部とを含むことを特徴とする。 The image composition system according to the present invention includes a plurality of images having different properties, and each of the images representing the height of visibility for each image as index data for selecting a region having higher visibility than the other images. A selection index calculation unit that quantifies and acquires selection index data and inter-image selection index data that represents the magnitude of continuity of appearance between images, and refers to the index data acquired from the plurality of images A region selecting unit that selects a region having higher visibility used to generate a composite image from the plurality of images by integrally deriving a priority image and its region range; and And an image composition unit that generates a composite image by combining regions with higher visibility selected by the unit.

本発明に係る情報処理システムによる画像合成方法は、性質の異なる複数の画像を取得し、前記複数の画像各々から視認性が他の画像よりもより高い領域を選択するための指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に数値化し、前記複数の画像から数値化した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択し、選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成することを特徴とする。 An image composition method by an information processing system according to the present invention acquires a plurality of images having different properties, and uses image data as index data for selecting a region having higher visibility than other images from each of the plurality of images. The in-image selection index data representing the level of visibility for each image, and the inter-image selection index data representing the magnitude of the continuity of the appearance between the images are quantified for each image, and quantified from the plurality of images With reference to the index data, a region with higher visibility used for generating a composite image is selected from the plurality of images by selecting the priority image and its region range by derivation processing. A composite image is generated by combining regions with higher visibility.

本発明に係る画像合成プログラムは、情報処理システムを、性質の異なる複数の画像各々から、視認性が他の画像よりもより高い領域を選択するための指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に数値化して取得する選択指標算出手段と、前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する領域選択手段と、前記領域選択手段にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する画像合成手段として動作させることを特徴とする。 Image combining program according to the present invention, an information processing system, different from a plurality of images each natures, as index data for visibility to select a higher region than the other images, the visibility of each image height Selection index calculation means for quantifying and acquiring, for each image, the in-image selection index data representing the distance and the inter-image selection index data representing the magnitude of the continuity of the appearance between the images, and obtained from the plurality of images A region selection unit that refers to the index data and selects a region with higher visibility used to generate a composite image from the plurality of images by integrally deriving the priority image and its region range. And an image composition unit that generates a composite image by combining regions with higher visibility selected by the region selection unit.

本発明によれば、性質の異なる複数の画像から、各々の感度特性の画像に含まれた他の画像に対する良好な視認性領域を画像全体に渡り導き出して、視認性をより高めた合成画像を生成する画像合成システム、画像合成方法、画像合成プログラムを提供できる。   According to the present invention, from a plurality of images having different properties, a good visibility region with respect to other images included in each sensitivity characteristic image is derived over the entire image, and a composite image with further improved visibility is obtained. An image composition system, an image composition method, and an image composition program can be provided.

第1の実施形態に係る画像合成システムを示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an image composition system according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る画像合成システムで行われる処理動作例を示したフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of processing operation performed in the image composition system according to the first embodiment. 画像合成システムを含む画像表示システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the image display system containing an image composition system. 画像表示システムの処理動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation example of an image display system. 本発明による画像合成を簡略化した描写で示した説明図1である。It is explanatory drawing 1 shown by the description which simplified the image synthesis by this invention. 本発明による画像合成を簡略化した描写で示した説明図2である。FIG. 3 is an explanatory diagram 2 showing a simplified depiction of image composition according to the present invention. 変形例の画像合成システムを含む画像表示システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the image display system containing the image composition system of a modification. 一実施例に係る画像合成システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the image composition system which concerns on one Example. 特許文献1に記載された画像合成システムを示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an image composition system described in Patent Document 1. FIG.

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
以下では、性質の異なる複数の画像として、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像(可視光センサから取得された画像(以下、可視光画像)と非可視光センサから取得された画像(以下、非可視光画像))を例にとって説明する。なお、本発明で用いる画像はこれに限定されない。例えば、画像合成に用いる画像は、複数の異なる画像センサが両方とも非可視光センサから取得された画像であってもよいし、両方とも可視光センサから取得された画像であってもよい。また、露出量の異なるカメラから取得された画像や、撮像時のフラッシュの有無が異なる画像でもよい。
また、画像の別の例としては、可視光画像と深度画像のように性質の異なる画像であってもよい。また、画像合成システムは、可視光画像と オプティカルフロー画像やステレオ画像のように動きや立体を情報化した画像とを用いてもよい。或いは、画像合成システムは、例えば、可視画像と CG(Computer Graphics)などにより合成したシミュレーション画像とを用いてもよいし、可視画像と 何らかの物理量をシミュレートした画像とを用いてもよい。いずれにしても、本発明は、同一の対象に対する複数の画像を入力画像とすれば何でもよい。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Hereinafter, as a plurality of images having different properties, a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to wavelength bands (an image acquired from a visible light sensor (hereinafter referred to as a visible light image) and an image acquired from a non-visible light sensor (hereinafter referred to as an image) A non-visible light image)) will be described as an example. The image used in the present invention is not limited to this. For example, an image used for image synthesis may be an image obtained by both of a plurality of different image sensors from a non-visible light sensor, or may be an image obtained by both from a visible light sensor. Moreover, the image acquired from the camera from which exposure amount differs, and the image from which the presence or absence of the flash at the time of imaging differ may be sufficient.
Another example of the image may be an image having different properties such as a visible light image and a depth image. In addition, the image composition system may use a visible light image and an image obtained by computerizing movement and a solid, such as an optical flow image or a stereo image. Alternatively, the image synthesis system may use, for example, a visible image and a simulation image synthesized by CG (Computer Graphics) or the like, or may use a visible image and an image simulating some physical quantity. In any case, the present invention may be anything as long as a plurality of images for the same object are input images.

また、外部で画像化済みの画像群を入力画像として用いる形態を説明するが、光学系要素や撮像素子を具備して、本画像合成システム内で入力画像を生成する画像取得部を有してもよい。   In addition, an embodiment in which an image group that has been imaged externally is used as an input image will be described. The image acquisition unit includes an optical element and an image sensor and generates an input image in the image composition system. Also good.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る画像合成システム1を示す構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an image composition system 1 according to the first embodiment.

第1の実施形態に係る画像合成システム1は、選択指標算出部10と、領域選択部20、画像合成部30を含み構成されている。   The image composition system 1 according to the first embodiment includes a selection index calculation unit 10, a region selection unit 20, and an image composition unit 30.

当該画像合成システム1は、複数の波長帯域に対する感度特性が異なる画像を入力画像群として受け付けて、生成した合成画像を所要に出力する。出力形態は、例えば表示部にリアルタイムで出力してもよいし、画像データとして半導体メモリーやHDD(Hard disk drive)などの記憶部に保存してもよい。この記憶部は、画像合成システム1内に設けてもよいし、外部記憶装置を使用してもよい。   The image composition system 1 accepts images having different sensitivity characteristics for a plurality of wavelength bands as an input image group, and outputs the generated composite image as required. For example, the output form may be output to the display unit in real time, or may be stored as image data in a storage unit such as a semiconductor memory or an HDD (Hard disk drive). This storage unit may be provided in the image composition system 1 or an external storage device may be used.

選択指標算出部10は、入力画像である複数の画像から、視認性がより高い領域を選択するための指標データとして、各々の画像内での視認性の指標値を画像毎に取得する。また、選択指標算出部10は、指標データとして、各々の画像内での視認性の指標と、各々の画像の他の画像に対する指標と、を組み合わせた指標値を画像毎に取得してもよい。
なお、ここでいう視認性が高い領域というのは、利用者において、その利用用途において重要であると思われる領域であってもよい。
The selection index calculation unit 10 acquires, for each image, a visibility index value in each image as index data for selecting a region with higher visibility from a plurality of images that are input images. The selection index calculation unit 10 may acquire, as index data, an index value that combines a visibility index in each image and an index for another image of each image for each image. .
In addition, the area | region with high visibility here may be an area | region considered important for the use use in a user.

以下では、一例として、赤外線画像から領域を選択する場合を例にとって説明する。
人体や車などの視認性が高いとして選択したい領域は多くの場面で、赤外線画像内で一定以上の温度や特定範囲内の温度を示す傾向がある。
Hereinafter, as an example, a case where an area is selected from an infrared image will be described.
In many scenes, a region desired to be selected as having high visibility such as a human body or a car tends to show a temperature above a certain level or a temperature within a specific range in an infrared image.

そこで、例えば、画像合成システムがある温度以上や温度範囲の領域を画像内から選択するように、所望温度域で赤外線画像の画素値が大きな値を持つ関数を選択指標算出部10に設定すればよい。後述する領域選択部20は、この関数に基づいた指標値に従って所望領域を選択する。
同様に、深度画像から所望領域を選択する場合を例にとって説明する。この例では、選択指標算出部10は、より近い被写体にある画素ほど領域選択されやすくするように、深度画像の画素値が大きいほど大きな値を持つ関数で指標値を出力するように構成すればよい。
同様に、オプティカルフロー画像から領域を選択する場合を例にとって説明する。この例では、選択指標算出部10は、オプティカルフローの値が大きいほど大きな値を持つ関数で指標値を出力するように構成すればよい。
Therefore, for example, if a function having a large pixel value of the infrared image in a desired temperature range is set in the selection index calculation unit 10 so that an image synthesis system selects a region of a temperature above or within a temperature range from the image. Good. The area selection unit 20 described later selects a desired area according to an index value based on this function.
Similarly, a case where a desired area is selected from a depth image will be described as an example. In this example, the selection index calculation unit 10 is configured to output the index value with a function having a larger value as the pixel value of the depth image is larger, so that the pixel in the closer subject is more easily selected. Good.
Similarly, a case where an area is selected from an optical flow image will be described as an example. In this example, the selection index calculation unit 10 may be configured to output the index value with a function having a larger value as the optical flow value is larger.

すなわち、視認性が高い領域(すなわち、利用者にとって重要な領域)を選択するために、利用者は、入力画像の種別毎に、画素値と視認性の高さを表す関数を定義し、この関数に基づいて視認性の高い領域が選択されるように、選択指標算出部10の動作を設計してもよい。
なお、所望領域を選択するための上記関数は、例えば、B-スプライン関数などによって 利用者が手動で定義してもよいし、画像認識や機械学習などの技術を用いて このような関数を算出してもよい。
That is, in order to select a region with high visibility (that is, a region that is important for the user), the user defines a function that represents a pixel value and high visibility for each type of input image. You may design operation | movement of the selection parameter | index calculation part 10 so that an area | region with high visibility may be selected based on a function.
Note that the above function for selecting a desired region may be manually defined by the user using, for example, a B-spline function, or such a function is calculated using techniques such as image recognition and machine learning. May be.

以下では、視認性が高い領域(すなわち、利用者にとって重要な領域)を選択するための関数を、機械学習により算出する方法について、詳しく述べる。
まず、利用者は、学習用のデータを収集するために、機械学習マシンが提示する入力画像とは異なる複数の学習用の画像群に対して、視認性が高い領域(すなわち、利用者にとって重要な領域)を選択する。次に、機械学習マシンは、例えば、全ての学習用の画像から、特徴ベクトルを画素毎に算出する。さらに、各特徴ベクトルと視認性が高い領域の関係を、例えば、サポートベクターマシンなどにより識別器を学習する。機械学習結果は、画像合成システムと同一のコンピュータに機械学習マシンを構築して取得してもよいし、他のコンピュータやクラウド環境にある機械学習機能を介して取得してもよい。以上により、視認性が高い領域(すなわち、利用者にとって重要な領域)が、識別器によって表現できる。
実際に、入力画像に対して、視認性が高い領域を算出する際には、まず、選択指標算出部10は、入力画像の画素毎に、学習時に用いた同様の計算方法にて、特徴ベクトルを算出する。次に、選択指標算出部10は、機械学習により得られた識別器を用いて、各特徴ベクトルから、画素毎に視認性が高い領域であるか否かの大きさを示す指標値を取得する。
Hereinafter, a method for calculating a function for selecting a region with high visibility (that is, a region important for the user) by machine learning will be described in detail.
First, in order to collect data for learning, the user has a high visibility region (that is, important for the user) for a plurality of learning images different from the input image presented by the machine learning machine. Select the appropriate area. Next, the machine learning machine, for example, calculates a feature vector for each pixel from all learning images. Further, the classifier learns the relationship between each feature vector and a region with high visibility by using, for example, a support vector machine. The machine learning result may be acquired by building a machine learning machine on the same computer as the image composition system, or may be acquired via a machine learning function in another computer or a cloud environment. As described above, an area with high visibility (that is, an area important for the user) can be expressed by the discriminator.
Actually, when calculating a region with high visibility with respect to the input image, first, the selection index calculation unit 10 uses the same calculation method used during learning for each pixel of the input image. Is calculated. Next, the selection index calculation unit 10 uses the discriminator obtained by machine learning to acquire an index value indicating the size of whether or not each pixel is a highly visible region from each feature vector. .

取得した指標値は、任意の記憶領域に一時記憶してもよいし、領域選択部20が即座に取得するようにしてもよい。なお、入力画像は、2枚の画像に限定されず、3枚以上の画像でもよい。   The acquired index value may be temporarily stored in an arbitrary storage area, or the area selection unit 20 may acquire it immediately. The input image is not limited to two images, and may be three or more images.

以下では、各々の画像内での視認性の指標を画像内選択指標と記載し、各々の画像の他の画像に対する指標を画像間選択指標と記載する。   In the following, a visibility index in each image is referred to as an intra-image selection index, and an index for each of the other images is referred to as an inter-image selection index.

領域選択部20は、選択指標算出部10で算出された指標データを参照して、入力画像である複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する。この領域選択処理では、複数の画像に含まれる任意画像と他の画像との関係で視認性がより高い領域を示す合成パタンデータを、画像内選択指標や画像間選択指標を変数として含む関数で求めればよい。   The area selection unit 20 refers to the index data calculated by the selection index calculation unit 10 and selects a higher-visibility area used to generate a composite image from a plurality of images that are input images as a priority image. And the area range are selected through derivation processing. In this area selection processing, composite pattern data indicating a region with higher visibility due to the relationship between an arbitrary image included in a plurality of images and other images is a function including an intra-image selection index and an inter-image selection index as variables. Find it.

画像合成部30は、領域選択部20にて選択された視認性がより高い領域を示した合成パタンデータに従い、入力画像である複数画像から視認性がより高い領域を基準画像に組み合わせて合成画像を生成する。また、画像合成として、基準画像に反映させる各部分画像に、基準画像の輝度を踏まえた輝度調整処理を加えてもよい。ここで基準画像を用いることで、情報処理量の低減が図れる。また、基準画像を用いずに選択された各領域を組み合わせて合成画像を得てもよい。   The image composition unit 30 combines a region with higher visibility from a plurality of images that are input images with a reference image in accordance with composite pattern data indicating a region with higher visibility selected by the region selection unit 20. Is generated. Further, as image synthesis, a luminance adjustment process based on the luminance of the reference image may be added to each partial image reflected in the reference image. Here, the amount of information processing can be reduced by using the reference image. Further, a composite image may be obtained by combining selected regions without using a reference image.

また、画像合成部30は、画像合成に当たって、画像合成する各々の領域範囲とその領域での優先画像を識別して、領域毎の画像合成を実施した後に、画像全体を合成するようにしても良い。この場合、1ないし複数の領域がそれぞれ画像合成されることで、結果的に より良好な視認性を有する合成画像が得られる。また、個々の領域毎の画像合成について、選択指標算出部10で算出した指標データに従って、画像合成手法を選定することも可能である。例えば、基準画像と優先画像の該当領域との接触領域の輝度比に基づいて、優先画像と基準画像のブレンド比を変えたり、優先画像の種別や領域の大きさに基づいて色補完手法の選定するとよい。   In addition, in the image composition, the image composition unit 30 may identify each region range to be image composition and a priority image in the region, perform image composition for each region, and then compose the entire image. good. In this case, one or a plurality of regions are respectively synthesized, and as a result, a synthesized image having better visibility is obtained. In addition, for image synthesis for each region, it is also possible to select an image synthesis method according to the index data calculated by the selection index calculation unit 10. For example, based on the luminance ratio of the contact area between the reference image and the corresponding area of the priority image, the blend ratio of the priority image and the reference image is changed, or the color complementing method is selected based on the type of priority image or the size of the area Good.

なお、基準画像は、入力画像の何れかをユーザが選択してもよいし、画像合成システム1が自動的に選択するようにしてもよい。
基準画像の選択アルゴリズムは、例えば、入力画像1枚ごとの画像内の全体の視認性指標に基づいて、より視認性が高いだろう画像を選択する手法を用いることができる。より具体的な一例であれば、基準画像選定処理として、各々の画像が有する全面もしくは選択された所定範囲の適度な視認性(例えば所定輝度範囲内)領域の面積に基づいて、面積が広い画像を基準画像として選定処理すればよい。また、単に、時間帯や撮像目標、撮影時の明るさなどに合わせて一般により良好な、撮影手法で取られた画像 や 波長帯域に対する感度特性 を有する画像を選定してもよい。
Note that the user may select any of the input images as the reference image, or the image synthesis system 1 may automatically select the reference image.
As a reference image selection algorithm, for example, a method of selecting an image with higher visibility based on the overall visibility index in an image for each input image can be used. As a more specific example, as a reference image selection process, an image having a large area based on the area of an appropriate visibility (for example, within a predetermined luminance range) of the entire surface or a selected predetermined range of each image. May be selected as a reference image. In addition, an image obtained by a photographing method or an image having sensitivity characteristics with respect to a wavelength band, which is generally better, may be selected in accordance with a time zone, an imaging target, brightness at the time of photographing, and the like.

結果、他の感度特性で取得された画像内で基準画像の視認性を高められる画像領域を視認可能に画像全体に渡り反映された合成画像が得られる。例えば、日中の風景画であれば、基準画像として可視光画像が選択されることが多いと考えられる。この場合、非可視光画像内で可視光画像よりも視認性が良い領域部分が抽出されて可視光画像と画像合成される。また、基準画像として非可視光画像が選択された場合、可視光画像内で非可視光画像よりも視認性が良い領域部分が抽出されて非可視光画像に画像合成される。   As a result, it is possible to obtain a composite image in which an image area in which the visibility of the reference image can be enhanced in an image acquired with other sensitivity characteristics is reflected over the entire image so as to be visible. For example, in the case of a daytime landscape image, a visible light image is often selected as the reference image. In this case, an area portion having better visibility than the visible light image is extracted from the invisible light image, and the image is combined with the visible light image. In addition, when a non-visible light image is selected as the reference image, an area portion having better visibility than the non-visible light image is extracted from the visible light image and is combined with the non-visible light image.

なお、以上の記述では、選択指標算出部10、領域選択部20、画像合成部30が単一の階層にて動作する例について説明した。しかし、本発明は、画像の取り扱いを単一の階層に限定する必要はない。
例えば、1ないし複数の入力画像を周波数成分が異なる複数の階層(画像ピラミッド)を有する画像で受け付け、又は 入力画像を前処理で複数の階層を有する画像データに分解して、各階層で各々の処理動作を実行するアルゴリズムを採用してもよい。より具体的な一例では、選択指標算出部10、領域選択部20は、階層毎に、各々の処理を並列的に実施する。次に、画像合成部30は、各階層における処理結果を統合して、最終的な合成画像を生成してもよい。
このように、各入力画像を周波数成分が異なる複数の階層に分けて取り扱うことで、可視光画像では高周波成分に視認性が高い領域が存在し、遠赤外線画像では低周波成分の同様の領域に視認性が高い領域が存在するような場合に、領域選択部20は、高周波成分が支配的な階層からは可視光画像を、低周波成分が支配的な階層からは遠赤外線画像を選択する。そして、画像合成部30は、可視光画像の高周波成分の画像情報と 遠赤外線画像の低周波成分の画像情報とを用いて、当該領域の画像を合成する。結果、両者の視認性の高さ(利用者にとっての重要性)を保持した画像が合成できる。
In the above description, the example in which the selection index calculation unit 10, the region selection unit 20, and the image synthesis unit 30 operate in a single hierarchy has been described. However, the present invention need not limit the handling of images to a single hierarchy.
For example, one or a plurality of input images are accepted as images having a plurality of layers (image pyramids) having different frequency components, or the input image is decomposed into image data having a plurality of layers by preprocessing, You may employ | adopt the algorithm which performs a processing operation. In a more specific example, the selection index calculation unit 10 and the region selection unit 20 perform each process in parallel for each layer. Next, the image composition unit 30 may integrate the processing results in the respective layers to generate a final composite image.
In this way, by handling each input image divided into a plurality of layers having different frequency components, there is a region with high visibility in the high frequency component in the visible light image, and in the same region of the low frequency component in the far infrared image. When there is a region with high visibility, the region selection unit 20 selects a visible light image from a layer where the high frequency component is dominant, and selects a far infrared image from a layer where the low frequency component is dominant. Then, the image composition unit 30 synthesizes the image of the region using the image information of the high frequency component of the visible light image and the image information of the low frequency component of the far infrared image. As a result, it is possible to synthesize an image that retains both high visibility (importance for the user).

このような構成によって、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像から、各々の感度特性の画像に含まれた他の画像に対する良好な視認性領域を画像全体に渡り導き出して、視認性をより高めた合成画像を得ることができる。   With such a configuration, a good visibility region for the other images included in the images of each sensitivity characteristic is derived from a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band, and the visibility is further enhanced. A composite image can be obtained.

[画像処理フロー]
次に、画像合成処理について説明する。
図2では、画像合成システム1で行われる画像処理フロー例を示している。なお、本処理フローや後述する処理フローは例示であり、処理の順序の入れ替えや、各処理の繰り返し方法、各処理に適用する方式、処理する画像枚数などは所要に適宜変更して読みかえればよい。
[Image processing flow]
Next, the image composition process will be described.
FIG. 2 shows an example of an image processing flow performed in the image composition system 1. This processing flow and the processing flow to be described later are examples, and if the order of processing is changed, the repetition method of each processing, the method applied to each processing, the number of images to be processed, etc. are appropriately changed and read as necessary. Good.

まず、選択指標算出部10は、入力画像群(波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像)から、各々の画像毎に、画像内選択指標と画像間選択指標を数値化して、視認性がより高い領域を選択した指標データを取得する(S101)。本処理例では、画像内選択指標に追加して、画像間選択指標として、画像間での画素レベルの特徴に基づく類似性の高低を表した指標値を数値化する。画素レベル特徴の指標値を得るための関数を例示すれば、画素レベル特徴である輝度比や画素連続性、画素間の輝度値の勾配を含めた関数を組み合わせて、画像内選択指標と画像間選択指標を算出すればよい。   First, the selection index calculation unit 10 quantifies the intra-image selection index and the inter-image selection index for each image from the input image group (a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band), thereby improving the visibility. Index data for selecting a high region is acquired (S101). In this processing example, in addition to the intra-image selection index, an index value representing the level of similarity based on pixel level characteristics between images is quantified as an inter-image selection index. An example of a function for obtaining an index value of a pixel level feature is a combination of a function including a pixel level feature including a luminance ratio, pixel continuity, and a gradient of the luminance value between pixels, and a selection index between images and an image. A selection index may be calculated.

画像内選択指標データであれば、コントラストが大きいほど大きな値を持つ指標を数値化すればよい。   In the case of intra-image selection index data, an index having a larger value as the contrast increases may be digitized.

画像間選択指標データであれば、以下の複数の関数を組み合わせることで、画素レベル特徴である画素間の連結性と画素間の輝度値の勾配の両方を組み合わせた指標値を得られる。
1)画素間の連結性を示す関数として、複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数
2)画素間の輝度値の勾配を示す関数として、複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数
なお、選択指標算出部10は、複数の画像から指標データを取得する前に、入力画像について、視認性を定める基準画像もしくは 複数の画像の何れかの画像に対する正規化処理を実施することが望ましい。正規化処理を行うことで、撮像条件や撮像素子、出力形態などの違いによって生じた、画像毎の視認性の偏りが補正される。
In the case of inter-image selection index data, by combining the following functions, an index value combining both connectivity between pixels, which is a pixel level feature, and a gradient of luminance values between pixels can be obtained.
1) As a function indicating connectivity between pixels, a function that increases an inter-image selection index in a region having a pixel value closer to an adjacent pixel for each of a plurality of images.
2) A function that decreases the inter-image selection index in a portion where the luminance gradients of a plurality of images are similar as a function indicating the gradient of the luminance value between pixels. Note that the selection index calculation unit 10 calculates index data from a plurality of images. Before obtaining the image, it is desirable to perform a normalization process on the input image with respect to any one of a reference image for determining visibility or a plurality of images. By performing the normalization process, the bias in visibility for each image caused by differences in imaging conditions, imaging elements, output forms, and the like is corrected.

また、選択指標算出部10は、複数の画像から指標データを取得する前に、入力画像について、画角を定める基準画像もしくは 複数の画像の何れかの画像に対する位置合わせ処理を実施することを行ってもよい。位置合わせ処理を行うことで、後段の情報処理量の削減や、画像合成の劣化等を低減できる。   Further, the selection index calculation unit 10 performs an alignment process on the input image with respect to either the reference image for determining the angle of view or the plurality of images before acquiring the index data from the plurality of images. May be. By performing the alignment process, it is possible to reduce the amount of information processing in the subsequent stage, the deterioration of image composition, and the like.

次に、領域選択部20は、取得された指標データを参照して、複数の画像から、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して、合成画像に使用する視認性がより高い領域を選択する(S102)。
領域を選択は、画素レベルの特徴が表れている指標データを参照して、画像内の画素毎の指標値と 比較する画像の画素間の指標値と を変数に有した関数を利用して画像全体に画像処理を実行することで、優先画像とその領域範囲を合成パタンデータとして確定する。また、合成パタンデータ内に領域毎の画像合成処理方式を記述してもよい。
Next, the region selection unit 20 refers to the acquired index data, and integrally derives a priority image and its region range from a plurality of images, and has a higher visibility used for the composite image. Is selected (S102).
The region is selected by referring to the index data showing the characteristics of the pixel level and using a function having as a variable the index value for each pixel in the image and the index value between the pixels of the image to be compared. By executing image processing for the entire image, the priority image and its area range are determined as composite pattern data. Further, the image composition processing method for each region may be described in the composition pattern data.

次に、画像合成部30は、選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する(S103)。合成パタンデータを用いることで、選択された視認性がより高い領域について識別可能になっている。また、領域毎に画像合成処理を実施する場合、合成パタンデータを用いることで、領域毎の画像合成処理方式の識別(アルゴリズム選定)や、同一画像合成処理方式を用いる複数の領域での共通する演算処理の一元化などが容易になる。
例えば、画像合成部30は、合成画像前に、基準画像に反映させる各部分画像に、可視光領域のセンサから取得された画像の色成分の連続性と 色成分の出現頻度とに基づいて、非可視光領域の色成分を可視光領域の色成分に補正する処理を一元化して実施できる。
Next, the image composition unit 30 generates a composite image by combining the selected regions with higher visibility (S103). By using the synthesized pattern data, it is possible to identify the selected region with higher visibility. In addition, when performing image composition processing for each region, by using composition pattern data, identification (algorithm selection) of the image composition processing method for each region and common to a plurality of regions using the same image composition processing method. Centralization of arithmetic processing becomes easy.
For example, the image composition unit 30 determines, based on the continuity of the color component of the image acquired from the sensor in the visible light region and the appearance frequency of the color component, in each partial image to be reflected in the reference image before the composite image. The process of correcting the color component in the non-visible light region to the color component in the visible light region can be performed in a unified manner.

上記処理動作が行なわれることによって、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像から、各々の感度特性の画像に含まれた他の画像に対する良好な視認性領域を画像全体に渡り導き出して、視認性をより高めた合成画像が得られる。   By performing the above processing operation, a good visibility region with respect to other images included in the image of each sensitivity characteristic is derived from a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band over the entire image. A composite image with a higher image quality can be obtained.

次に、第1の実施形態の一構成例について図面を用いて説明する。   Next, a configuration example of the first embodiment will be described with reference to the drawings.

図3は、画像合成システムを含む画像表示システムを示す構成図である。
図3を参照すると、画像表示システム100は、プログラム制御により動作するコンピュータ(中央処理装置;プロセッサ;データ処理装置;画像合成システム)100と、画像入力部101と画像出力部102とから構成されている。
コンピュータ(中央処理装置;プロセッサ;データ処理装置;画像合成システム)100は、前処理部110と、選択指標算出部120と、領域選択部130と、画像合成部140とを含み構成されている。
これらの部はそれぞれ概略つぎのように動作する。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an image display system including an image composition system.
Referring to FIG. 3, the image display system 100 includes a computer (central processing unit; processor; data processing unit; image synthesis system) 100 that operates by program control, an image input unit 101, and an image output unit 102. Yes.
A computer (central processing unit; processor; data processing device; image synthesis system) 100 includes a preprocessing unit 110, a selection index calculation unit 120, a region selection unit 130, and an image synthesis unit 140.
Each of these units generally operates as follows.

画像入力部101には、可視光センサを内蔵したカメラから取得された可視光画像と、非可視光センサを内蔵したカメラから取得された非可視光画像などの性質の異なる複数の画像が入力される。また、例えば、フラッシュ前の画像、フラッシュ中の画像、フラッシュ後の画像や、異なるカメラ設定で取得された画像相互を入力画像として用いてもよい。また、入力されるデータ形式はどのような形式でもよい。例えばビットマップイメージや圧縮イメージの複数画像データを入力画像としてもよいし、コンポジット映像信号などの映像信号を入力信号としてそれぞれ受け付けて、コンピュータ100側で画像データ化してもよい。
そして、入力画像は、コンピュータ100のメモリ(図示せず)等に記録される。
以下では、入力画像として、可視光画像と 非可視光画像としての近赤外光画像をそれぞれ1画像ずつ入力する例にとって説明する。なお、非可視光画像として、紫外画像や電波画像、テラヘルツ画像を用いてもよい。撮像された周波数成分が画像化されてあれば、どのような画像を用いてもよい。
The image input unit 101 receives a plurality of images having different properties such as a visible light image acquired from a camera with a built-in visible light sensor and a non-visible light image acquired from a camera with a built-in non-visible light sensor. The Further, for example, an image before flash, an image during flash, an image after flash, or images acquired with different camera settings may be used as input images. The input data format may be any format. For example, multiple image data such as a bitmap image or a compressed image may be used as an input image, or a video signal such as a composite video signal may be received as an input signal and converted into image data on the computer 100 side.
The input image is recorded in a memory (not shown) of the computer 100 or the like.
In the following, description will be given for an example in which a visible light image and a near-infrared light image as a non-visible light image are each input as an input image. Note that an ultraviolet image, a radio wave image, or a terahertz image may be used as the invisible light image. Any image may be used as long as the captured frequency component is imaged.

前処理部110は、可視光画像と非可視光画像の両画像について、前処理を実施する。前処理には、ノイズ除去処理やボケ除去処理、鮮明化処理、画像強調処理などを適宜実行すればよい。以下では、これらの処理についての詳細を説明する。ノイズ除去処理は、可視光画像と非可視光画像に含まれているセンサノイズや圧縮ノイズを除去する処理である。これらのノイズを除去する方法としては、例えば、ガウシアンフィルタやメディアンフィルタ、バイラテラルフィルタなどのフィルタを用いてノイズ除去を行ってもよいし、例えば非特許文献1にあるような、画像再構成による方法を用いてノイズ除去を行ってもよい。あるいは、非特許文献2にあるようなパッチベースの方法を用いてノイズ除去を行ってもよい。   The preprocessing unit 110 performs preprocessing on both the visible light image and the invisible light image. For the preprocessing, noise removal processing, blur removal processing, sharpening processing, image enhancement processing, or the like may be appropriately executed. Details of these processes will be described below. The noise removal process is a process for removing sensor noise and compression noise included in the visible light image and the non-visible light image. As a method of removing these noises, for example, noise removal may be performed using a filter such as a Gaussian filter, a median filter, or a bilateral filter. For example, non-patent document 1 may be based on image reconstruction. Noise removal may be performed using a method. Alternatively, noise removal may be performed using a patch-based method as described in Non-Patent Document 2.

また前処理部110で行うボケ除去処理とは、可視光画像と非可視光画像に含まれるボケを除去する処理である。ボケとしては、焦点ボケやモーションブラーなどがある。ボケ除去処理を行う方法としては、例えば、ルーシー・リチャードソンの方法などを用いてボケ除去処理を行えばよい。   The blur removal process performed by the preprocessing unit 110 is a process for removing blur included in the visible light image and the invisible light image. Examples of blur include out-of-focus blur and motion blur. As a method for performing the blur removal process, the blur removal process may be performed using, for example, the Lucy Richardson method.

さらに前処理部110は、利用者に より良い視認性を提供するために、鮮明化処理、画像強調処理或いは超解像処理などを1ないし複数の組み合わせで行うことが望ましい。鮮明化処理の例としては、例えば、可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、明度やコントラストを補正することで視認性を向上させればよい。また、画像強調処理の例としては、例えば、解像感を向上させるために、可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、画像中の高周波成分を強調する処理などを行えばよい。超解像処理の例としては、例えば、非特許文献3に記載の方法を用いて、可視光画像と非可視光画像の解像度を向上させればよい。前処理部110は、これらの前処理が行われた多数の画像をメモリ(図示せず)等に保存して、後段の処理時に適宜読み出せるように保存する。   Further, the preprocessing unit 110 desirably performs a sharpening process, an image enhancement process, a super-resolution process, or the like in one or a plurality of combinations in order to provide better visibility to the user. As an example of the sharpening process, for example, the visibility may be improved by correcting the brightness and contrast for each of the visible light image and the non-visible light image. Further, as an example of the image enhancement process, for example, a process of enhancing a high frequency component in the image may be performed for each of the visible light image and the non-visible light image in order to improve the resolution. As an example of the super-resolution processing, for example, the resolution described in Non-Patent Document 3 may be used to improve the resolution of the visible light image and the non-visible light image. The preprocessing unit 110 stores a large number of these preprocessed images in a memory (not shown) or the like, and stores the images so that they can be appropriately read during subsequent processing.

次に、選択指標算出部120は、前処理部110にて前処理がされた可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、1)画素毎の視認性の高さに基づき定義される画像内選択指標と、2)1枚の画像中の画素間の連結性に基づき定義される画像間選択指標の2つを、視認性が高い領域をそれぞれの画像から選択するための指標データとして算出する。前処理の設定が複数ある場合、選択指標算出部120は、それぞれの画像について指標データを算出する。   Next, the selection index calculation unit 120 performs the following processing on the visible light image and the non-visible light image pre-processed by the pre-processing unit 110: 1) In an image defined based on the visibility of each pixel Two selection indexes and 2) an inter-image selection index defined based on connectivity between pixels in one image are calculated as index data for selecting a region with high visibility from each image. . When there are a plurality of preprocessing settings, the selection index calculation unit 120 calculates index data for each image.

また、選択指標算出部120は、指標データを取得する前に、非可視光画像の画素値を可視光画像の画素値に合わせるために、正規化処理や位置合わせ処理を実施することが望ましい。   In addition, the selection index calculation unit 120 preferably performs normalization processing and alignment processing to match the pixel value of the invisible light image with the pixel value of the visible light image before acquiring the index data.

正規化処理の一例としては、選択指標算出部120は、可視光画像と非可視光画像の平均と分散を算出し、両者の平均と分散が一致するように非可視光画像の画素値を正規化すればよい。また、位置合わせ処理として、可視光画像と非可視光画像の間に存在する位置ずれを補正する。位置ずれを補正する手法としては、例えば、非特許文献4にあるように領域ベースの方法を用いてもよいし、非特許文献5にあるように特徴点を用いた方法を用いることも可能である。   As an example of the normalization process, the selection index calculation unit 120 calculates the average and variance of the visible light image and the non-visible light image, and normalizes the pixel values of the non-visible light image so that the average and the variance of the two match. You just have to. Further, as the alignment process, a positional deviation existing between the visible light image and the invisible light image is corrected. As a technique for correcting the positional deviation, for example, a region-based method may be used as in Non-Patent Document 4, or a method using feature points as in Non-Patent Document 5 may be used. is there.

この際、入力画像枚数が多い場合、予め、視認性や画角を定める基準画像を定めることで、正規化処理や位置合わせ処理の処理量が低減できる。なお、入力画像の全ての組み合わせに対して正規化処理や位置合わせ処理を実施する構成としてもよい。   At this time, when the number of input images is large, the amount of normalization processing and alignment processing can be reduced by determining a reference image for determining visibility and angle of view in advance. In addition, it is good also as a structure which implements a normalization process and a position alignment process with respect to all the combinations of an input image.

以下、選択指標算出部120が取得する選択指標データ、すなわち画像内選択指標と画像間選択指標についてより具体的に説明する。なお、以下では、可視光画像と非可視光画像がそれぞれ1枚ずつある場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、非可視光画像が複数枚/複数設定あってもよいし、可視光画像が複数枚/複数設定あってもよい。要するに、性質の異なる画像が複数枚あれば何でもよい。   Hereinafter, the selection index data acquired by the selection index calculation unit 120, that is, the intra-image selection index and the inter-image selection index will be described more specifically. In the following, a case where there is one visible light image and one invisible light image will be described, but the present invention is not limited to this. For example, there may be a plurality of non-visible light images / multiple settings, or a plurality of visible light images / multiple settings. In short, anything is acceptable as long as there are a plurality of images having different properties.

まず、画像内選択指標について説明する。画像内選択指標は、例えば、画素毎に輝度値の勾配に基づき定義すればよい。すなわち、可視光画像の画素毎の画像内選択指標と、非可視光画像の画素毎の画像内選択指標を、それぞれ画像中の輝度勾配が大きいほど、大きい量として定義すればよい。   First, the in-image selection index will be described. The intra-image selection index may be defined based on the gradient of the luminance value for each pixel, for example. That is, the in-image selection index for each pixel of the visible light image and the in-image selection index for each pixel of the invisible light image may be defined as larger amounts as the luminance gradient in the image increases.

なお、上記では、輝度勾配を抽出する方法としては、x方向とy方向の微分を用いてもよいし、ラプラシアンフィルタを用いて画素毎の画像内選択指標を算出してもよい。あるいは、特定の高い周波数の抽出するフィルタをあらかじめ定義し、その周波数成分の大きさに基づいて、画素毎の画像内選択指標を算出してもよい。或いは、周辺領域での画素値の最大値と最小値の差分値を画像内選択指標としてもよい。或いは着目する画素を中心とする周辺領域内の情報エントロピーを算出し、これを画像内選択指標としてもよい。   In the above, as a method of extracting the luminance gradient, differentiation in the x direction and the y direction may be used, or an intra-image selection index may be calculated for each pixel using a Laplacian filter. Alternatively, a filter for extracting a specific high frequency may be defined in advance, and an intra-image selection index may be calculated for each pixel based on the magnitude of the frequency component. Alternatively, the difference value between the maximum value and the minimum value of the pixel values in the peripheral area may be used as the in-image selection index. Alternatively, information entropy in a peripheral region centered on the pixel of interest may be calculated and used as an in-image selection index.

なお、上記では、輝度勾配に基づいて画素毎の画像内選択指標を算出する方法について述べたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、画素毎の輝度値の勾配だけでなく、輝度値の勾配の方向や、輝度値の大きさに基づいて、可視光画像の画素毎の画像内選択指標と、非可視光画像の画素毎の画像内選択指標とを算出してもよい。例えば、輝度値の勾配の方向や、輝度値の大きさが、周辺に比べて大きく異なっている場合、画像内選択指標が大きくなるように定義した関数を用いればよい。すなわち、領域ごとに輝度値の勾配の方向や大きさについてヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおける平均値から大きく外れている画素の画像内選択指標が高くなるように、可視光画像の画素毎の画像内選択指標と、非可視光画像の画素毎の画像内選択指標を算出することとしてもよい。
In the above description, the method for calculating the in-image selection index for each pixel based on the luminance gradient has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, in addition to the gradient of the luminance value for each pixel, the in-image selection index for each pixel of the visible light image and the pixel of the invisible light image based on the direction of the luminance value gradient and the magnitude of the luminance value The in-image selection index may be calculated. For example, when the direction of the gradient of the brightness value and the magnitude of the brightness value are significantly different from those of the surroundings, a function defined so that the selection index in the image is increased may be used. That is, a histogram is created for the direction and magnitude of the gradient of the luminance value for each region, and the image for each pixel of the visible light image is increased so that the in-image selection index of the pixel greatly deviating from the average value in this histogram is increased. The inner selection index and the intra-image selection index for each pixel of the invisible light image may be calculated.

なお、上記では、輝度勾配、輝度値の大きさ、輝度勾配の方向に基づいて画素毎の画像内選択指標を算出する方法について述べたが、回帰分析など統計的な解析や機械学習を用いた方法を用いてもよい。   In the above, the method for calculating the in-image selection index for each pixel based on the luminance gradient, the magnitude of the luminance value, and the direction of the luminance gradient has been described. However, statistical analysis such as regression analysis or machine learning was used. A method may be used.

例えば、あらかじめ別途用意した可視光画像と非可視光画像から、画像の事前確率分布を回帰分析などを用いて算出し、この確率分布を用いて情報エントロピーなどの指標を算出し、この値に基づいて画像内選択指標を算定してもよい。   For example, from a visible light image and a non-visible light image prepared separately in advance, the prior probability distribution of the image is calculated using regression analysis, etc., and an index such as information entropy is calculated using this probability distribution, and based on this value The in-image selection index may be calculated.

或いは、これらの別途用意した可視光画像と非可視光画像から、矩形のパッチをサンプリングし、これらをK平均法などの方法でクラスタリングし、これらのクラスタリングした結果を用いて画像内選択指標を算出してもよい。例えば、クラスタリングした矩形パッチの代表的なクラスタリング中心と 実際に合成処理を行う可視光画像および非可視光画像から抽出された矩形のパッチと の間の画像の類似性を、PSNR(Peak signal-to-noise ratio)やSSIM(Structural similarity)などを用いて算出し、これらが類似しているほど 値が大きくなるような量を画像内選択指標として採用することができる。   Alternatively, rectangular patches are sampled from these separately prepared visible light images and non-visible light images, these are clustered by a method such as the K-average method, and the intra-image selection index is calculated using the clustered results. May be. For example, the similarity of the image between the representative clustering center of the clustered rectangular patch and the rectangular patch extracted from the visible light image and the non-visible light image that are actually synthesized is expressed as PSNR (Peak signal-to -noise ratio), SSIM (Structural similarity), etc., and the amount that the value increases as they are similar can be used as an in-image selection index.

或いは、あらかじめ用意した可視光画像と非可視光画像から、指紋,虹彩,静脈などの血管,文字,人体,顔,車両,建築物,製造物や建造物における欠陥,植物の植生,物体表面の特定パターン,人体における腫瘍などの病理的異常箇所,特定の細胞や染色体,等を検出する検出器でそれぞれの検出対象の特徴を予め学習しておき、これらの検出器により、これらが検出されやすいほど大きな値となる指標を画像内選択指標として採用してもよい。   Alternatively, from visible and non-visible light images prepared in advance, blood vessels such as fingerprints, irises, veins, characters, human bodies, faces, vehicles, buildings, defects in products and buildings, plant vegetation, object surface The characteristics of each detection target are learned in advance with a detector that detects a specific pattern, a pathological abnormality such as a tumor in the human body, a specific cell or chromosome, etc., and these detectors can easily detect them. You may employ | adopt the parameter | index which becomes so large value as a selection index in an image.

或いは、あらかじめ用意した検出器で、指紋,虹彩,静脈などの血管,文字,人体,顔,車両,建築物,製造物や建造物における欠陥,植物の植生,物体表面の特定パターン,人体における腫瘍などの病理的異常箇所,特定の細胞や染色体等を検出したあとに、これらの対象を 人或いは機械 が認識処理により高精度に認識或いは識別可能な領域であればあるほど、値が大きくなる画像品質評価指標を別途設計し、この画像品質評価指標を画像内選択指標として用いてもよい。   Or, with a detector prepared in advance, blood vessels such as fingerprints, irises, veins, characters, human body, face, vehicles, buildings, defects in products and buildings, plant vegetation, specific patterns on the object surface, tumors in the human body After detecting pathological abnormalities such as specific cells, chromosomes, etc., the larger the area in which humans or machines can recognize or identify these objects with high accuracy, the larger the value. A quality evaluation index may be designed separately, and this image quality evaluation index may be used as an in-image selection index.

或いは、合成する可視光画像と非可視光画像と、これらの画像から手動などで作成した 利用者にとって最も望ましく合成された合成画像(以下,正解合成画像)をあらかじめ用意し、これら可視光画像、非可視光画像および正解合成画像から、画像内選択指標を回帰的な学習によって算出してもよい。   Alternatively, a visible light image and a non-visible light image to be synthesized, and a synthesized image most desirable for the user manually created from these images (hereinafter referred to as a correct synthesized image) are prepared in advance. The in-image selection index may be calculated from the invisible light image and the correct composite image by recursive learning.

或いは、画像内選択指標は、入力された可視光画像と非可視光画像から自動的に決定するだけでなく、利用者が画素毎に画像内選択指標を手動で与えてもよい。   Alternatively, the in-image selection index is not only automatically determined from the input visible light image and invisible light image, but the user may manually provide the in-image selection index for each pixel.

或いは、画像内選択指標は、例えば、照明における影の部分や、明らかに他の物体によって被写体が遮蔽されている部分など、異常な領域については、値が小さくなるようにしてもよい。このように指標を取得することで、影の部分や、明らかに他の物体によって被写体が遮蔽されている部分などが選択され、合成画像が合成されることを防ぐことができる。   Alternatively, the in-image selection index may have a smaller value for an abnormal region such as a shadow portion in illumination or a portion where the subject is clearly blocked by another object. By acquiring the index in this way, it is possible to prevent a synthesized image from being synthesized by selecting a shadow portion or a portion where the subject is clearly blocked by another object.

例えば、あらかじめ可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、画像の画像内選択指標が高い画像と、信頼度が低い画像のサンプルを集めておき、それらの画像を用いて回帰分析をすることで、画像内選択指標を算出してもよい。
以下では、画素 p における 可視光画像と非可視光画像の画素毎の画像内選択指標をそれぞれ、EVIS(p)およびEINVIS(p)と表す。これらの画素毎の画像内選択指標はメモリ(図示せず)に適宜記録される。あるいは、複数のサンプル画像から、深層学習などにより、可視光画像と非可視光画像の事前確率分布をパッチベースで算出し、この事前確率分布が大きいほど、画像内選択指標が高くなるように、画像内選択指標を算出してもよい。
For example, for each of a visible light image and an invisible light image, a sample of an image with a high image selection index and a low reliability image are collected in advance, and regression analysis is performed using these images. The in-image selection index may be calculated.
In the following, the in-image selection index for each pixel of the visible light image and the invisible light image at the pixel p is represented as E VIS (p) and E INVIS (p), respectively. These intra-image selection indices for each pixel are appropriately recorded in a memory (not shown). Alternatively, from a plurality of sample images, the prior probability distribution of the visible light image and the invisible light image is calculated on a patch basis by deep learning or the like, and the larger the prior probability distribution, the higher the in-image selection index, An in-image selection index may be calculated.

あるいは、最終的に合成された画像を、画像認識技術を用いて自動的或いは半自動的に認識することを念頭に置き、この認識結果が高くなるように、例えば深層学習などの技術を用いて、画像内選択指標を設計してもよい。
なお、上記では、入力画像が可視光画像と非可視光画像がそれぞれ1枚ずつの場合について述べたが、本発明はこれに限定されない。例えば、可視光画像と非可視光画像がそれぞれ複数ある場合、選択指標算出部120は、EVIS(p)およびEINVIS(p)に相当する画像内選択指標を画像毎に算出すればよい。
Alternatively, with the intention of automatically or semi-automatically recognizing the finally synthesized image using image recognition technology, using a technique such as deep learning, for example, so that this recognition result is high, An in-image selection index may be designed.
In the above description, the case where the input image is one visible light image and one invisible light image is described, but the present invention is not limited to this. For example, when there are a plurality of visible light images and non-visible light images, the selection index calculation unit 120 may calculate an intra-image selection index corresponding to E VIS (p) and E INVIS (p) for each image.

次に、輝度値の勾配と画素間の連結性に基づき定義される画像間選択指標について説明する。1枚の画像中の画素 p と画素 q の間の輝度値の勾配と画素間の連結性に基づく ある画像と他の画像との間での類似性で定義される画像間選択指標をV(p,q) としたとき、次のように画像間選択指標を定義すればよい。
画像間選択指標は、(a) 可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、隣接画素との画素値が近い領域ほど、指標値が大きくなり、(b) 可視光画像と非可視光画像の輝度勾配が類似している部分で指標値が小さくなるように定義する。
このように、選択指標算出部120は、合成対象候補の各々の画像の画像間にそれぞれ含まれる任意領域間での画素間にある特徴(輝度勾配や同等輝度範囲など)に基づく類似性の高低を値として算出して画像間選択指標として取得すればよい。
Next, an inter-image selection index that is defined based on the gradient of luminance values and the connectivity between pixels will be described. Based on the gradient of the luminance value between pixel p and pixel q in one image and the connectivity between pixels, the inter-image selection index defined by the similarity between one image and another image is V ( p, q), an image selection index may be defined as follows.
The index between images is: (a) For each visible light image and non-visible light image, the closer the pixel value to the adjacent pixel is, the larger the index value is; and (b) between the visible light image and the invisible light image. It is defined so that the index value becomes small in the portion where the luminance gradient is similar.
As described above, the selection index calculation unit 120 determines whether the similarity is high or low based on features (such as a luminance gradient or an equivalent luminance range) between pixels between arbitrary regions included between the images of the synthesis target candidates. May be calculated as a value and acquired as an inter-image selection index.

なお、以下では、N個の画素数を持つ可視光画像の画素値をラスタスキャン順に並べた縦ベクトルIVIS、N個の画素数を持つ非可視光画像の画素値をラスタスキャン順に並べた縦ベクトルIINVISを以下のようにあらわすことにする。
このとき、上記(a)について、可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標が大きくなる量としては、例えば、2つの画素をp , qとしたとき、画素pと画素qの画素間の画像間選択指標を、以下のように定義すればよい。
一方、上記(b)について、可視光画像と非可視光画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなるような画像間選択指標としては、同様に2つの画素をp , qとしたとき、画素pと画素qの画素間の画像間選択指標を以下のように定義すればよい。ただし、γは利用者があらかじめ定めた正の定数である。また、θVIS, θINVISはあらかじめ利用者が定めた正の定数である。
なお、εとγは、利用者があらかじめ与えた正の定数である。
In the following, a vertical vector I VIS in which pixel values of a visible light image having N pixels are arranged in raster scan order, and a vertical vector I VIS in which pixel values of an invisible light image having N pixels are arranged in raster scan order. The vector I INVIS is expressed as follows.
At this time, with respect to (a) above, for each of the visible light image and the invisible light image, as the amount that the inter-image selection index increases in the region where the pixel value of the adjacent pixel is closer, for example, two pixels are p. , q, the inter-image selection index between the pixels p and q may be defined as follows.
On the other hand, for (b) above, as an inter-image selection index in which the inter-image selection index becomes small in a portion where the luminance gradient of the visible light image and the non-visible light image is similar, two pixels are similarly represented by p, When q is used, an inter-image selection index between the pixels p and q may be defined as follows. However, γ is a positive constant predetermined by the user. Θ VIS and θ INVIS are positive constants determined in advance by the user.
Note that ε and γ are positive constants given in advance by the user.

次に、これらの2種類の画素間の画像間選択指標Vconnect(p,q)及びVgrad(p,q)から、画素 p と画素 q の画素間の選択指標を、例えば、以下のように算出し、メモリ(図示せず)に適宜記録する。
Next, based on the inter-image selection index V connect (p, q) and V grad (p, q) between these two types of pixels, the selection index between the pixels p and q is, for example, as follows: And appropriately recorded in a memory (not shown).

領域選択部130は、選択指標算出部120にて画像毎に算出された画素毎の選択指標EVIS(p)およびEINVIS(p)と、画素間の選択指標V(p,q)を用いて、後述する画像合成部140にて合成画像を生成する際に用いる入力画像のどの画像を用いるかを定めた合成パターンを生成する領域選択処理を行う。導き出された合成パタンデータには、画素毎の視認性の指標と 各々の画像の他の画像に対する指標とを用いて各領域の優先画像とその領域範囲とが組み合わされた情報が表れる。
以下では、合成パタンデータとして、可視光画像と非可視光画像の内、どちらの画像を用いるかを、画素(領域)毎に定義される離散ラベルの集合X=( X1, X2… Xp… XN )で表す。ここでは、この離散ラベルの集合Xを、離散ラベル集合と呼び、X={Xp} と表すこともある。なお、離散ラベルは、画素毎に変えて、数画素を纏めたグリッド毎を単位領域として用いてもよい。
この離散ラベル集合X={Xp} は、画像を合成する際に画素p におけるラベルXpの値が0の時、画素p において可視光画像を優先的に合成画像に取り込み、Xpの値が1の時、画素p において非可視光画像を優先的に合成画像に取り込むことを意味する変数である。
なお、これまでは、離散ラベルの集合Xが可視光画像と非可視光画像の2枚の入力画像に対応し、0と1の値を取る場合について述べたが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像入力部101にて入力された画像が複数枚である場合、領域選択部130はそれに対応する離散ラベルの集合としてXを定義すればよい。より具体的には、画像入力部101が可視光画像1枚、非可視光画像4枚を入力とする場合には、これらの離散ラベルは0,1,2,3,4の5つの離散値を取る変数として定義すればよい。
The area selection unit 130 uses the selection indexes E VIS (p) and E INVIS (p) for each pixel calculated for each image by the selection index calculation unit 120 and the selection index V (p, q) between the pixels. Then, an area selection process for generating a composite pattern that determines which image of the input image to be used when the composite image is generated by the image composition unit 140 described later is performed. In the derived composite pattern data, information in which the priority image of each area and its area range are combined using a visibility index for each pixel and an index for other images of each image appears.
In the following, a set of discrete labels X = (X 1 , X 2 ... X defined for each pixel (region), which of the visible light image and the invisible light image is used as the composite pattern data. p ... X N ) Here, the set X of discrete labels is referred to as a discrete label set and may be expressed as X = {X p }. Note that the discrete label may be changed for each pixel, and each grid in which several pixels are collected may be used as a unit area.
In the discrete label set X = {X p }, when the value of the label X p at the pixel p 1 is 0 when the image is synthesized, the visible light image is preferentially taken into the synthesized image at the pixel p 1, and the value of X p Is a variable that means that the invisible light image is preferentially taken into the composite image at the pixel p 1.
Heretofore, the case where the set X of discrete labels corresponds to two input images of the visible light image and the non-visible light image and takes values of 0 and 1, but the present invention is not limited to this. . For example, when there are a plurality of images input by the image input unit 101, the region selection unit 130 may define X as a set of discrete labels corresponding thereto. More specifically, when the image input unit 101 inputs one visible light image and four non-visible light images, these discrete labels are five discrete values of 0, 1, 2, 3, and 4. Can be defined as a variable that takes

領域選択部130にて領域を選択する方法としては、例えば、この離散ラベル集合を変数とする関数E({Xp})が最小になる離散ラベル集合を算出することで、領域を選択すればよい。離散ラベル集合の算出式は下記式(8)のように、画像内選択指標と画像間選択指標を含む計算式が使用できる。なお、右辺1項及び右辺2項にそれぞれ重み変数を与え、画像内選択指標をより優先するか、画像間選択指標をより優先するか、可変させる設定することも可能である。
ここで、gp(Xp)及びhpq(Xp、Xq)は、画素毎及び画素間で定義される関数であり、選択指標算出部120にて算出された画素毎の選択指標と、画素間の選択指標を用いて構成される関数である。具体的には、gp(Xp)及びhpq(Xp、Xq)としては、例えば、以下のように定義すればよい。
このような関数を最小化する方法としては、例えば、非特許文献6に記載のグラフカットを用いてもよいし、非特許文献7に記載の確率伝搬法を用いてもよい。次に、領域選択部130は、上記の関数を最小化するX={Xp}をメモリ(図示せず)に適宜記録して、合成画像を生成するために使用する入力画像に含まれる任意画像と他の画像との関係で視認性がより高い領域を示す合成パタンデータを構築する。
As a method of selecting a region by the region selection unit 130, for example, if a region is selected by calculating a discrete label set that minimizes the function E ({X p }) using the discrete label set as a variable, Good. As a calculation formula of the discrete label set, a calculation formula including an intra-image selection index and an inter-image selection index can be used as in the following formula (8). It is also possible to assign a weight variable to each of the first term on the right side and the second term on the right side, and to change the priority of the intra-image selection index or the priority of the inter-image selection index.
Here, g p (X p ) and h pq (X p, X q ) are functions defined for each pixel and between the pixels, and the selection index for each pixel calculated by the selection index calculation unit 120 , A function configured using a selection index between pixels. Specifically, for example, g p (X p ) and h pq (X p, X q ) may be defined as follows.
As a method for minimizing such a function, for example, a graph cut described in Non-Patent Document 6 may be used, or a probability propagation method described in Non-Patent Document 7 may be used. Next, the area selection unit 130 records X = {Xp} that minimizes the above function in a memory (not shown) as appropriate, and an arbitrary image included in the input image used to generate a composite image And synthetic pattern data indicating regions with higher visibility in relation to other images.

画像合成部140は、領域選択部130にて算出されたどの画像を優先的に使用するかを表した離散ラベル集合X={ Xp }と、入力画像(可視光画像と非可視光画像)から合成画像を生成する。
合成画像を生成する方法としては、例えば、アルファブレンディングを用いればよい。具体的には、画素p における合成画像の画素値をIp としたとき、画素p における可視光画像の画素値と非可視光画像の画素値を用いて、以下のような式を用いて画像を合成すればよい。
ただしここで、αはブレンド比率であり、0から1の領域の値を取る量であり、利用者があらかじめ定める。
なお、非可視光画像の成分情報が輝度値のみである場合、アルファブレンディングは輝度成分にのみ行い、色差成分などその他の成分においては可視光画像の値を用いればよい。或いは、可視光画像の輝度値と合成画像の輝度値との比率から補正係数を算出し、色成分を、算出した補正係数を乗じた値で復元してもよい。或いは、αを画素毎に変化させてブレンディングをしてもよい。例えば、画素毎の画像内選択指標EVIS(p)およびEINVIS(p) の比が大きいほど、αが大きくなるようにすればよい。
The image composition unit 140 is based on the discrete label set X = {Xp} representing which image calculated by the region selection unit 130 is used preferentially and the input image (visible light image and invisible light image). Generate a composite image.
As a method for generating a composite image, for example, alpha blending may be used. Specifically, when the pixel value of the composite image at the pixel p is Ip, the pixel value of the visible light image and the pixel value of the non-visible light image at the pixel p are used to express the image using the following equation: What is necessary is just to synthesize.
Here, α is a blend ratio, which is an amount that takes a value in the range of 0 to 1, and is predetermined by the user.
When the component information of the non-visible light image is only the luminance value, alpha blending is performed only on the luminance component, and the values of the visible light image may be used for other components such as a color difference component. Alternatively, the correction coefficient may be calculated from the ratio between the luminance value of the visible light image and the luminance value of the composite image, and the color component may be restored with a value obtained by multiplying the calculated correction coefficient. Alternatively, blending may be performed by changing α for each pixel. For example, as the ratio of the in-image selection indexes E VIS (p) and E INVIS (p) for each pixel is larger, α may be made larger.

或いは、画像合成部140は、アルファ ブレンディングを用いて画像を合成するのではなく、非特許文献8に記載のように、ポアソンエディティングを用いて画像を合成してもよい。すなわち、離散ラベル集合Xが1となる画素の輝度値を可視光画像の輝度値となるように、以下を満たす下記 式(12)を、変分法を用いて解くことで画像を合成し、輝度値を復元すればよい。
ただしここで、Ωは、離散ラベル集合Xが1となる領域であり、可視光画像を用いて優先的に画像を合成する領域をあらわす。
なお、アルファブレンディングにより合成画像を生成する場合と同様に、非可視光画像の成分情報が輝度値のみである場合、アルファブレンディングは輝度成分にのみ行い、色差成分などその他の成分においては可視光画像の値を用いればよい。あるいは、以下のように、輝度成分以外の成分(たとえばUV成分)についての拘束条件を加えながら、式(13)を解くことで、色情報を復元してもよい。すなわち、式(14)を、変分法を用いて解くことで画像を合成すればよい。
ここで、λU、λVは、利用者があらかじめ定める重みである。或いは、輝度値以外の情報を復元するために、復元に使用する可視光画像から、輝度値と色成分の関係を学習し、これを用いて画像を復元してもよい。例えば、合成画像を生成するために用いる可視光画像から、輝度値Iにおける、U成分とV成分の条件付き確率分布関数を作成し、これを用いて色成分を復元すればよい。より具体的には、輝度成分Iにおける、U及びVとの条件付き確率分布関数をP(U|I)、P(V|I)としたとき、以下の方程式を満足するようなI、U、Vを求めることで、色情報を復元してもよい。
ここで、ηU、ηVは、利用者があらかじめ定める重みである。なお、これまでは、輝度成分Iにおける、U及びVとの条件付き確率分布関数をP(U|I)、P(V|I)を求める方法として、合成画像を生成するために使用する可視光画像を用いる場合について述べたが、あらかじめ用意した複数の学習画像を用いてもよい。また、これまでは、1画素の画素値I及びU、Vにおける条件付き確率分布関数を用いる方法について述べたが、例えばパッチなど局所領域を用いて確率分布関数を構成してもよい。また、色を復元する場合に画像合成部140は、白とび、黒潰れなどで色情報が不正確な場合のみ式(13)、式(14)を用いて色情報を復元し、それ以外の領域では、可視光画像の値を用いてもよい。
以上のようにして復元した合成画像を、画像合成部140はメモリ(図示せず)や補助記憶装置(図示せず)に記録する。
Alternatively, the image synthesis unit 140 may synthesize an image using Poisson editing as described in Non-Patent Document 8, instead of synthesizing an image using alpha blending. That is, the image is synthesized by solving the following equation (12) using the variational method so that the luminance value of the pixel for which the discrete label set X is 1 becomes the luminance value of the visible light image, The luminance value may be restored.
Here, Ω is a region where the discrete label set X is 1, and represents a region where an image is preferentially synthesized using a visible light image.
As in the case of generating a composite image by alpha blending, when the component information of the non-visible light image is only the luminance value, alpha blending is performed only for the luminance component, and the visible light image is used for other components such as a color difference component. The value of may be used. Alternatively, as described below, the color information may be restored by solving Equation (13) while adding constraint conditions for components other than the luminance component (for example, UV components). That is, the image may be synthesized by solving Equation (14) using a variational method.
Here, λ U and λ V are weights predetermined by the user. Alternatively, in order to restore information other than the luminance value, the relationship between the luminance value and the color component may be learned from the visible light image used for restoration, and the image may be restored using this. For example, a conditional probability distribution function of the U component and the V component in the luminance value I may be created from the visible light image used for generating the composite image, and the color component may be restored using this. More specifically, when the conditional probability distribution function with U and V in the luminance component I is P (U | I) and P (V | I), I and U satisfy the following equations: , V may be obtained to restore the color information.
Here, ηU and ηV are weights predetermined by the user. Until now, as a method for obtaining P (U | I) and P (V | I), a conditional probability distribution function with U and V in the luminance component I is used to generate a composite image. Although the case where an optical image is used has been described, a plurality of learning images prepared in advance may be used. In addition, the method using the conditional probability distribution function for the pixel values I, U, and V of one pixel has been described so far, but the probability distribution function may be configured using a local region such as a patch. In addition, when restoring the color, the image composition unit 140 restores the color information using Expressions (13) and (14) only when the color information is inaccurate due to overexposure, blackout, and the like. In the region, the value of the visible light image may be used.
The composite image restored as described above is recorded in a memory (not shown) or an auxiliary storage device (not shown) by the image composition unit 140.

また、本発明では、輝度情報としてYUV成分のYを用いる方法について述べたが、他の色表現方法を用いてもよい。例えば、HSV色空間におけるV成分を輝度情報として扱い、上述の方法で合成画像を生成してもよい。或いは、YUV色空間で処理する領域とHSV色空間で処理する領域を、例えば閾値処理などで、適法的に切り替えても良い。要するに、輝度値に相当するような明るさの情報と、それ以外の情報である色の情報を分離する方法であれば、何でもよい。   In the present invention, the method of using Y of the YUV component as the luminance information has been described, but other color expression methods may be used. For example, the V component in the HSV color space may be handled as luminance information, and a composite image may be generated by the above method. Alternatively, the area to be processed in the YUV color space and the area to be processed in the HSV color space may be switched legally by, for example, threshold processing. In short, any method may be used as long as it is a method for separating brightness information corresponding to a luminance value and color information which is other information.

また、本発明では、式(13)あるいは式(14)を用いて 合成画像の色を表現する方法について述べたが、本発明はこれに限定されない。例えば、あらかじめ輝度成分のみを式(12)で復元し、次に、色成分については、輝度成分が類似している画素の周辺領域の色成分同士が、同一の色成分になるような制約を課しながら、これを表現してもよい。具体的には、式(12)によって復元した輝度成分をもとに、色成分を表現したい領域と類似の輝度成分のパターンをもつ領域を、輝度成分を復元した画像から探索し、この探索した領域の色成分を張り付けることで、色成分を復元してもよい。   In the present invention, the method of expressing the color of the composite image using Expression (13) or Expression (14) has been described, but the present invention is not limited to this. For example, only the luminance component is restored in advance using Expression (12), and then the color component is constrained so that the color components in the peripheral area of pixels having similar luminance components are the same color component. This may be expressed while imposing. Specifically, based on the luminance component restored by equation (12), an area having a luminance component pattern similar to the area where the color component is to be expressed is searched from the image where the luminance component is restored, and this search is performed. The color component may be restored by pasting the color component of the region.

また、本発明では、式(13)あるいは(14)を用いて、合成画像の色を表現する方法について述べたが、本発明はこれに限定されない。例えば、あらかじめ用意した可視画像と非可視画像の波長帯域の成分を、主成分分析などを用いて少数の基底関数で表し、次に、輝度成分のみを式(12)で復元し、復元した輝度成分の値から、これら少数の基底の線形結合として 色成分を表現してもよい。   In the present invention, the method of expressing the color of the composite image using the formula (13) or (14) has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the components of the wavelength bands of the visible image and the invisible image prepared in advance are represented by a small number of basis functions using principal component analysis, etc., and then only the luminance component is restored by Expression (12), and the restored luminance From the component values, the color component may be expressed as a linear combination of these few bases.

なお、このような色の復元は、合成画像全体に対して行ってもよいし、画像中の影や、明らかに物体が遮蔽されている領域などに対してのみ行ってもよい。   Such color restoration may be performed on the entire composite image, or may be performed only on a shadow in the image or an area where an object is clearly occluded.

画像出力部102は、画像合成部140にて生成された合成画像を出力する。さらに画像出力部102は、合成画像だけでなく、可視光画像と非可視光画像、前処理を加えた各画像或いは領域選択部120にて算出された離散ラベル集合を同時的に出力してもよい。   The image output unit 102 outputs the composite image generated by the image composition unit 140. Further, the image output unit 102 may output not only the composite image but also the visible light image and the non-visible light image, each image with preprocessing added, or the discrete label set calculated by the region selection unit 120 at the same time. Good.

次に、図3及び図4を参照して画像表示システムの全体動作について説明する。図4は、画像表示システムの動作例を示すフローチャートである。
まず、画像入力部101に可視光画像と非可視光画像が入力されると、画像入力部101は、入力された両画像をメモリ(図示せず)に記録する(S111)。前処理部110は、可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、ノイズ除去などの前処理を実施する(S112)。
Next, the overall operation of the image display system will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation example of the image display system.
First, when a visible light image and a non-visible light image are input to the image input unit 101, the image input unit 101 records both input images in a memory (not shown) (S111). The preprocessing unit 110 performs preprocessing such as noise removal on each of the visible light image and the non-visible light image (S112).

次に、選択指標算出部120は、前処理部110にて前処理がされた可視光画像と非可視光画像のそれぞれについて、正規化処理及び位置合わせ処理を実行した後に、画像内選択指標と、画像間選択指標の2つを選択指標データとして算出する(S113)。
次に、領域選択部130は、選択指標算出部120にて算出された画素毎の選択指標データと画素間の選択指標データを用いて、合成画像に導入する視認性がより高い領域を選択する(S104)。
Next, the selection index calculation unit 120 performs normalization processing and alignment processing on each of the visible light image and the non-visible light image preprocessed by the preprocessing unit 110, and then selects the in-image selection index. Then, two of the inter-image selection indexes are calculated as selection index data (S113).
Next, the region selection unit 130 uses the selection index data for each pixel calculated by the selection index calculation unit 120 and the selection index data between pixels to select a region with higher visibility to be introduced into the composite image. (S104).

次に、画像合成部140は、領域選択部130にて導き出されたより視認性が高いとして選択された1ないし複数の領域と可視光画像と非可視光画像を用いて合成画像を生成する(S105)。   Next, the image composition unit 140 generates a composite image using the one or more regions selected as having higher visibility derived from the region selection unit 130, the visible light image, and the invisible light image (S105). ).

最後に、画像合成部140にて合成された合成画像を、画像出力部102から出力する(S106)。   Finally, the composite image synthesized by the image composition unit 140 is output from the image output unit 102 (S106).

[効果の説明]
次に、本実施の形態の効果について説明する。
本実施の形態の画像合成システムは、画像毎に、画像内での視認性の高さを定義した画像内選択指標を有することで、入力された波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像から視認性が他の画像に対して他の画像との関係でより高い領域を選択する構成を有する。さらに、本実施の形態の画像合成システムは、 画像間(任意領域間)での画像特徴の類似性の高さを定義した画像間選択指標有することで、選択された視認性が高い領域が滑らかに合成されるため、画像全体として違和感のない画像が生成できる。
このため、白とびや黒潰れなどの飽和した領域以外であっても、他の画像に視認性がより高い同等領域があれば置換されることになる。結果、全体として視認性に優れた合成画像を得られる。
[Description of effects]
Next, the effect of this embodiment will be described.
The image composition system according to the present embodiment has an in-image selection index that defines a high visibility in an image for each image, so that it can be viewed from a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to an input wavelength band. In this configuration, a region having a higher characteristic than other images is selected in relation to the other images. Furthermore, the image composition system according to the present embodiment has an inter-image selection index that defines the degree of similarity of image features between images (between arbitrary regions), so that the selected high-visibility region is smooth. Therefore, it is possible to generate an image having no sense of incongruity as a whole image.
For this reason, even if it is other than a saturated region such as overexposure or blackout, if there is an equivalent region with higher visibility in another image, it is replaced. As a result, a composite image having excellent visibility as a whole can be obtained.

ここで、本発明による画像合成を図5及び図6を用いて簡略化した描写で説明する。   Here, the image composition according to the present invention will be described with a simplified depiction using FIG. 5 and FIG.

図5の説明図1では、入力される2枚の画像として、可視光画像と近赤外光画像(非可視光画像)とを受け付ける。図5(a)及び(b)に示すように、入力される2枚の画像は次の特徴がある。
可視光画像は、背景の照明の影響により、人の顔の視認性が良いところも悪いところもある。また、可視光画像は、衣服の領域の視認性が良く、衣服のパタンも視認できる。また、照明具部分でよい視認性が得られていない。
In FIG. 1 of FIG. 5, a visible light image and a near-infrared light image (non-visible light image) are received as two input images. As shown in FIGS. 5A and 5B, the two input images have the following characteristics.
Visible light images have good and bad visibility of human faces due to the influence of background illumination. In addition, the visible light image has good visibility of the clothing area, and the clothing pattern can also be visually recognized. Moreover, the visibility which is good in a lighting fixture part is not acquired.

一方、近赤外光画像も、人の顔の視認性が良いところも悪いところもある。また、近赤外光画像は、近赤外領域の塗料などの反射率が低いため、衣服の領域の視認性が悪い。   On the other hand, near-infrared light images also have good and bad visibility of human faces. In addition, the near-infrared light image has a low reflectance of a paint or the like in the near-infrared region, so the visibility of the clothing region is poor.

本発明を実装することで、選択指標算出部120にて、各々の選択指標データが、可視光画像と非可視光画像の他方に比べてより良く視認できる領域が高く算出される。
このため、領域選択部130にて選択された結果(領域選択結果)は、図5(c)に描写されているように、顔部分や衣服部分、照明具部分でそれぞれ異なる画像から各々領域が採択される。
画像合成部140は、領域選択結果と入力画像を参照して、結果的に、波長帯域に対する感度特性が良好な領域で且つ連続性がある領域部分が一体的に切り出された合成画像(図5(d))を合成する。
この結果、顔部分、衣類部分、照明具部分などの個々の領域を含む全体として高い視認性を持つ画像が得られる。また、両画像間での位置補正や色合いの補正も行われる。
By implementing the present invention, the selection index calculation unit 120 calculates a higher area where each selection index data can be viewed better than the other of the visible light image and the non-visible light image.
For this reason, the result (region selection result) selected by the region selection unit 130 is as follows. As shown in FIG. 5C, each region is obtained from different images in the face part, the clothing part, and the lighting part. Adopted.
The image composition unit 140 refers to the region selection result and the input image, and as a result, a composite image in which regions having good sensitivity characteristics with respect to the wavelength band and continuous regions are cut out integrally (FIG. 5). (D)) is synthesized.
As a result, an image having high visibility as a whole including individual areas such as a face part, a clothing part, and a lighting part can be obtained. In addition, position correction and hue correction between both images are also performed.

図6の説明図2では、入力される性質の異なる3枚の花の画像として、(a)近紫外光画像と(b)可視光画像と(c)近赤外光画像とを受け付ける。図示されているように、入力される各画像はそれぞれ特徴がある。
近紫外光画像(a)には、花びらの根元部分に人間が肉眼で視認できない綺麗な模様が描写されている。
可視光画像(b)には、肉眼で視認できる輪郭や色合いが描写されている。
近赤外光画像(c)には、花の中心部分(雄蕊や雌蕊)や花びらの輪郭が可視光画像よりも はっきりと描写されている。
この3枚の入力画像を受け付け、選択指標算出部120にて、各々の画像の選択指標データが、他の画像に比べてより良く視認できる領域が高く算出される。
このため、領域選択部130にて選択された結果(領域選択結果)は、図5(d)に描写されているように、それぞれ異なる画像から各々領域が視認性とその連続性が反映されて採択される。図5(d)のハッチ領域は近紫外光画像領域であり、白領域は可視光画像領域、黒領域は近赤外光画像領域である。
画像合成部140は、領域選択結果と入力画像を参照して、結果的に、波長帯域に対する感度特性が良好な領域で且つ連続性がある領域部分が一体的に切り出された合成画像(図6(e))を合成する。
この結果、全体として花の形状や模様などの高い視認性を持つ画像が得られる。また、両画像間での位置補正や色合いの補正も行われる。
In FIG. 2 of FIG. 6, (a) a near-ultraviolet light image, (b) a visible light image, and (c) a near-infrared light image are accepted as three flower images having different input properties. As shown in the figure, each input image has its own characteristic.
In the near-ultraviolet light image (a), a beautiful pattern that cannot be visually recognized by the human eye is depicted at the base of the petal.
In the visible light image (b), outlines and hues that are visible with the naked eye are depicted.
In the near-infrared light image (c), the contours of the central part of the flower (male and female moth) and petals are depicted more clearly than the visible light image.
The three input images are received, and the selection index calculation unit 120 calculates the area where the selection index data of each image can be visually recognized better than the other images.
For this reason, the result (region selection result) selected by the region selection unit 130 reflects the visibility and continuity of each region from different images, as depicted in FIG. Adopted. The hatched area in FIG. 5D is a near ultraviolet light image area, the white area is a visible light image area, and the black area is a near infrared light image area.
The image composition unit 140 refers to the region selection result and the input image, and as a result, a composite image in which regions having good sensitivity characteristics with respect to the wavelength band and continuous regions are cut out integrally (FIG. 6). (E)) is synthesized.
As a result, an image having high visibility such as a flower shape or pattern as a whole is obtained. In addition, position correction and hue correction between both images are also performed.

[変形例]
なお、本発明の変形例として、図7のように、画像入力部101、前処理部110、選択指標算出部120、領域選択部130、画像合成部140、異常領域検出部150、画像出力部102からなる構成で、処理をおこなってもよい。
なお、画像入力部101、画像出力部102、前処理部110、領域選択部130、画像合成部140に関しては、前述の記載と同様であるため、説明は省略する。
[Modification]
As a modification of the present invention, as shown in FIG. 7, an image input unit 101, a preprocessing unit 110, a selection index calculation unit 120, a region selection unit 130, an image composition unit 140, an abnormal region detection unit 150, an image output unit. Processing may be performed with the configuration of 102.
Note that the image input unit 101, the image output unit 102, the preprocessing unit 110, the region selection unit 130, and the image composition unit 140 are the same as described above, and thus the description thereof is omitted.

選択指標算出部120は、上記式(9)で表されるgp(Xp)と、後述する異常領域検出部150における異常領域値Qp(Xp)とを組み合わせた関数であるdp(Xp)を、新たに画素毎の選択指標とする。なお、本変形例において、最初に選択指標算出部120において、画素毎の選択指標を算出する際は、異常領域値Qp(Xp)をゼロとして、画素毎の選択指標dp(Xp)を算出すればよい。
なお、画素毎の選択指標dp(Xp)は、下記式(15)に一例を示すように、異常領域値Qp(Xp)を変数として有する関数で表せばよい。下記式(15)は、式(9)で表されるgp(Xp)と異常領域値Qp(Xp)の和の関数として表される。また、例えば、選択指標dp(Xp)は、gp(Xp)とQp(Xp)の線形結合や乗算として表してもよい。
Selection index calculating section 120 is a function that combines the equation represented by g p in (9) (X p), the abnormal region value Q p of the abnormal region detection unit 150 described later and (X p) d p Let (X p ) be a new selection index for each pixel. In this modification, when the selection index calculation unit 120 first calculates the selection index for each pixel, the abnormal area value Q p (X p ) is set to zero, and the selection index d p (X p for each pixel). ) May be calculated.
Note that the selection index d p (X p ) for each pixel may be represented by a function having the abnormal region value Q p (X p ) as a variable, as shown in the following formula (15). The following equation (15) is represented as a function of the sum of g p (X p ) represented by equation (9) and the abnormal region value Q p (X p ). For example, the selection index d p (X p ) may be expressed as a linear combination or multiplication of g p (X p ) and Q p (X p ).

異常領域検出部150は、画像合成部140にて合成された画像において、利用者にとって好ましくない領域(異常領域)を検出するように動作する。ここでいう利用者にとって好ましくない領域とは、基準となる画像に存在しない物体の影や 基準画像に存在しない動物体 などである。或いは、入力画像間で僅かに位置ずれが存在していた場合、その位置ずれが原因で発生するアーティファクトなども、利用者にとって好ましくない領域となる。異常領域検出部150は、このような利用者にとって好ましくない領域を、画像合成部140にて生成された画像(合成画像)と、画像入力部101にて入力した各画像(入力画像)との相関を算出することで検出する。例えば、画像合成部140にて生成された画像と、画像入力部101にて入力した各画像とで算出する相関としては、画像間の輝度値或いは勾配の正規化相互相関などを用いればよい。
異常領域検出部150は、入力画像と合成画像との相関を、基準画像のみでなく、多くの入力画像について取ことが望ましい。また、画像種別毎に相関結果の値に重みを与えてもよい。合成画像と基準画像のみとの相関を取る場合、異常領域検出部150は、合成画像と基準画像が類似さえしていれば、異常領域と見做さないように動作する。このため、異常領域検出部150による処理を加えることにより、合成画像は、基準画像に類似度が高い画像になる。一方、合成画像と基準画像以外の入力画像(群)について相関を取る場合、異常領域検出部150は、合成画像と相関を取った全ての画像(群)に基づいた異常領域を検出するように動作する。このため、異常領域検出部150による処理により、最終的な合成画像は、どれか一つの入力画像に過度に類似することなく、全体として良好な視認性を有する画像になる。。
The abnormal area detection unit 150 operates to detect an area (abnormal area) that is not preferable for the user in the image synthesized by the image synthesis unit 140. The unfavorable area for the user here is a shadow of an object that does not exist in the reference image or a moving object that does not exist in the reference image. Alternatively, when there is a slight misalignment between input images, artifacts caused by the misalignment are also unfavorable areas for the user. The abnormal area detection unit 150 calculates such an unfavorable area for the user between the image (composite image) generated by the image synthesis unit 140 and each image (input image) input by the image input unit 101. Detection is performed by calculating the correlation. For example, as the correlation calculated between the image generated by the image composition unit 140 and each image input by the image input unit 101, a luminance value or a normalized cross-correlation between images may be used.
It is desirable that the abnormal area detection unit 150 obtains the correlation between the input image and the composite image not only for the reference image but also for many input images. Further, a value may be given to the correlation result value for each image type. When the correlation between the composite image and only the reference image is taken, the abnormal area detection unit 150 operates so as not to be regarded as an abnormal area as long as the composite image and the reference image are similar. For this reason, by adding the processing by the abnormal region detection unit 150, the composite image becomes an image having a high similarity to the reference image. On the other hand, when the correlation is performed for the input image (group) other than the composite image and the reference image, the abnormal area detection unit 150 detects an abnormal area based on all the images (group) correlated with the composite image. Operate. For this reason, the process by the abnormal region detection unit 150 makes the final composite image an image having good visibility as a whole without being excessively similar to any one input image. .

より具体的には、例えば、異常領域検出部150は、画像合成部140にて合成された画像のある画素が、異常領域であるか否かを判定するために、以下式(15)で定義される値を異常領域値Qp(Xp)として算出すればよい。入力画像を3画像以上にする場合には、適宜φの変数を増やせばよい。
ただし、φvis,φinvisはそれぞれ、画像合成部140にて生成された画像(合成画像)と 可視光画像或いは非可視光画像との間の、輝度値と輝度値の勾配の正規化相互相関である。また、φthは、当該画素が異常領域か否かを判定するための閾値である。
More specifically, for example, the abnormal area detection unit 150 is defined by the following equation (15) in order to determine whether a certain pixel of the image synthesized by the image synthesis unit 140 is an abnormal area. The calculated value may be calculated as the abnormal region value Q p (X p ). When the number of input images is three or more, the φ variable may be increased as appropriate.
However, φvis and φinvis are normalized cross-correlations between the luminance value and the gradient of the luminance value between the image (composite image) generated by the image synthesis unit 140 and the visible light image or the non-visible light image, respectively. . Φth is a threshold value for determining whether or not the pixel is an abnormal region.

式(15)を用いた場合、合成画像と可視画像の正規化相関φvis 及び 合成画像と非可視光画像の正規化相互相関φinvis の和がφth以下であった際に、Qp(Xp)はゼロになる。このため、選択指標算出部120は、指標値を算定する上で、異常領域の影響を受けない。結果、当該画素pは異常領域とならない。
一方、合成画像と可視画像の正規化相関φvis 及び 合成画像と非可視光画像の正規化相互相関φinvis の和がφth以上であった際に、Qp(Xp)はゼロ以上の値となる。このため、選択指標算出部120は、指標値を算定する上で、異常領域の影響を受けた値を算定する。この結果、領域選択部130は、異常領域が存在しない基準画像がより選択されやすくなる。
なお、以上では、Qp(Xp)が、φinvisとφvisの単純な和である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、Qp(Xp)はφinvisとφvisの線形結合な関数であってもよいし、或いは、Qp(Xp)とφinvisのφvisの関係(関数形)を機械学習によって算出してもよい。
また、異常領域検出部150による選択指標算出部120へのフィードバックは、適度な回数を繰り返すことでより高い視認性を有する画像を得られる。フィードバック回数は、予め定めた回数でもよいし、合成画像の変化量がある程度収束したところで停止するようにしてもよい。
When Expression (15) is used, when the sum of the normalized correlation φvis between the synthesized image and the visible image and the normalized cross-correlation φinvis between the synthesized image and the invisible light image is equal to or less than φth, Q p (X p ) Becomes zero. For this reason, the selection index calculation unit 120 is not affected by the abnormal region in calculating the index value. As a result, the pixel p does not become an abnormal region.
On the other hand, when the sum of the normalized correlation φvis between the synthesized image and the visible image and the normalized cross-correlation φinvis between the synthesized image and the invisible light image is greater than or equal to φth, Q p (X p ) is a value greater than or equal to zero. . For this reason, the selection index calculation unit 120 calculates a value affected by the abnormal region when calculating the index value. As a result, the region selection unit 130 can more easily select a reference image in which no abnormal region exists.
Although the case where Q p (X p ) is a simple sum of φinvis and φvis has been described above, the present invention is not limited to this. For example, Q p (X p ) may be a linear combination of φinvis and φvis, or the relationship (function form) between Q p (X p ) and φvis of φinvis may be calculated by machine learning. Good.
Further, the feedback to the selection index calculation unit 120 by the abnormal region detection unit 150 can obtain an image having higher visibility by repeating an appropriate number of times. The number of feedbacks may be a predetermined number, or may be stopped when the change amount of the composite image converges to some extent.

以上のような構成を有することで、画像合成システムとして、合成画像中の異常領域を除去しながら、高い視認性を有する画像を合成することが可能となる。   By having the above configuration, the image composition system can synthesize an image having high visibility while removing an abnormal region in the composite image.

以上説明したように、本画像合成システムによれば、性質の異なる複数の画像から、各々の感度特性の画像に含まれた他の画像に対する良好な視認性領域を画像全体に渡り導き出して、視認性を高められる画像領域を視認可能に画像全体に渡り反映させて、視認性をより高めた合成画像を得られる。   As described above, according to the present image composition system, a good visibility region with respect to other images included in an image having each sensitivity characteristic is derived from a plurality of images having different properties over the entire image, and the visual recognition is performed. It is possible to obtain a composite image with further improved visibility by reflecting the image area whose visibility is improved over the entire image so as to be visible.

なお、画像処理システムの各部は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて実現すればよい。ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせた形態では、図8に示すように、RAMに画像合成プログラムが展開され、該プログラムに基づいて制御部(CPU:Central Processing Unit)等のハードウェアを動作させることによって、前処理部、選択指標算出部、領域選択部、画像合成部の全て又は一部の手段として機能させる。また、このプログラムは、記録媒体に非一時的に記録されて頒布されても良い。当該記録媒体に記録されたプログラムは、有線、無線、又は記録媒体そのものを介して、メモリに読込まれ、制御部等を動作させる。尚、記録媒体を例示すれば、オプティカルディスクや磁気ディスク、半導体メモリ装置、ハードディスクなどが挙げられる。また、各部の全て又は一部をLSI(Large Scale Integration)上に回路構築して形成してもよい。   Each unit of the image processing system may be realized using a combination of hardware and software. In the form in which hardware and software are combined, as shown in FIG. 8, an image composition program is developed in RAM, and hardware such as a control unit (CPU: Central Processing Unit) is operated based on the program. , Function as all or a part of the preprocessing unit, the selection index calculation unit, the region selection unit, and the image synthesis unit. Further, this program may be recorded non-temporarily on a recording medium and distributed. The program recorded on the recording medium is read into a memory via a wired, wireless, or recording medium itself, and operates a control unit or the like. Examples of the recording medium include an optical disk, a magnetic disk, a semiconductor memory device, and a hard disk. Further, all or a part of each part may be formed by constructing a circuit on an LSI (Large Scale Integration).

本発明の具体的な構成は前述の実施形態に限られるものではなく、ブロック構成の分離併合、手順の入れ替え、各実施形態の組み合わせなど、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。   The specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and even if there is a change in a range that does not depart from the gist of the present invention, such as separation / merging of block configuration, replacement of procedures, combination of each embodiment, etc. It is included in this invention.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうる。尚、以下の付記は本発明をなんら限定するものではない。
[付記1]
性質の異なる複数の画像から、視認性がより高い領域を選択するための指標データを、各々の画像の画像内指標値で数値化して取得する選択指標算出部と、
前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する領域選択部と、
前記領域選択部にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する画像合成部と
を含むことを特徴とする画像合成システム。
In addition, a part or all of the above-described embodiments can be described as follows. Note that the following supplementary notes do not limit the present invention.
[Appendix 1]
A selection index calculation unit that obtains index data for selecting a region with higher visibility from a plurality of images having different properties by quantifying the index value within the image of each image;
Referring to the index data acquired from the plurality of images, a process of deriving a priority image and its region range integrally from the plurality of images to be used for generating a composite image An area selection section to select and
An image composition system comprising: an image composition unit that generates a composite image by combining regions with higher visibility selected by the region selection unit.

[付記2]
前記選択指標算出部は、前記性質の異なる複数の画像として波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を受け付けて、該複数の画像の各々の波長帯域を基準に視認性がより高い領域を、各々の画像の画像内指標値と画像間指標値で数値化して取得し、
前記領域選択部は、各々の画像の前記指標データを参照して、各画像から他の画像に対して視認性がより高い領域を導出して、前記優先画像を選択する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 2]
The selection index calculation unit receives a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to a wavelength band as a plurality of images having different properties, and each of the regions having higher visibility based on each wavelength band of the plurality of images, Quantified and acquired by the index value within the image and the index value between images,
The region selection unit refers to the index data of each image, derives a region with higher visibility from each image with respect to another image, and selects the priority image. The image composition system described in the appendix.

[付記3]
前記選択指標算出部は、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像から視認性が高い領域を選択するための前記指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に取得することを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 3]
The selection index calculation unit, as the index data for selecting a region having high visibility from a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to a wavelength band, in-image selection index data representing a high visibility for each image, The image composition system as described in the above supplementary note, wherein inter-image selection index data representing the magnitude of continuity of appearance between images is acquired for each image.

[付記4]
前記選択指標算出部は、複数の画像から視認性が高い領域を選択するための前記指標データとして、前記複数の画像各々の画素毎に特徴ベクトルを算出し、機械学習により得られた識別器を用いて、各画素の特徴ベクトルから、画素毎に視認性が高い領域であるか否かの大きさを示す指標値を取得することを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 4]
The selection index calculation unit calculates a feature vector for each pixel of each of the plurality of images as the index data for selecting a region having high visibility from a plurality of images, and uses a discriminator obtained by machine learning. The image composition system according to the above supplementary note, wherein an index value indicating the size of whether or not each pixel is a region with high visibility is obtained from the feature vector of each pixel.

[付記5]
前記選択指標算出部及び前記領域選択部は、前記複数の画像である周波数成分が異なる複数の階層を有する画像を、階層毎に各々の処理を並列的に実施し、
前記画像合成部は、各階層における前記領域選択部にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて、前記合成画像を生成する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 5]
The selection index calculation unit and the region selection unit, the images having a plurality of layers having different frequency components that are the plurality of images, each processing is performed in parallel for each layer,
The image composition system according to the above supplementary note, wherein the image composition unit generates the composite image by combining regions with higher visibility selected by the region selection unit in each layer.

[付記6]
前記選択指標算出部は、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、視認性を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する正規化処理を実施することを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 6]
The selection index calculation unit performs a normalization process on a reference image for determining visibility or an image of the plurality of images for the plurality of images before acquiring the index data from the plurality of images. The image composition system as described in the above supplementary note.

[付記7]
前記選択指標算出部は、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、画角を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する位置合わせ処理を実施することを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 7]
The selection index calculation unit performs an alignment process on a reference image for determining an angle of view or an image of the plurality of images for the plurality of images before acquiring the index data from the plurality of images. The image composition system as described in the above supplementary note.

[付記8]
波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を取得する画像取得部を更に有し、
前記選択指標算出部は、前記指標データとして、前記複数の画像に含まれる画像間にそれぞれ含まれる任意領域間での画素レベルの特徴に基づく類似性の高低を表した指標値を数値化して取得し、
前記領域選択部は、前記選択指標算出部にて画像毎に画素レベルの特徴を含めて算出された前記指標データを参照して、優先画像とその領域範囲を、画素毎の指標値と 画素間の指標値と を変数に有したエネルギー関数で算定することで、領域選択処理を画素毎に行う
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 8]
The image acquisition unit further acquires a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band,
The selection index calculation unit obtains, as the index data, an index value representing a level of similarity based on a feature of a pixel level between arbitrary regions included between images included in the plurality of images. And
The area selection unit refers to the index data calculated by the selection index calculation unit including the characteristics of the pixel level for each image, determines the priority image and its area range, the index value for each pixel, and the pixel interval The image composition system as described in the above supplementary note, wherein the region selection process is performed for each pixel by calculating the index value of ## EQU2 ## with an energy function having as a variable.

[付記9]
前記選択指標算出部は、
前記画像間選択指標データとして、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数
を用いて取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 9]
The selection index calculation unit
As the inter-image selection index data,
As described in the above supplementary note, as a function indicating connectivity between pixels, for each of the plurality of images, an area selection index is obtained in a region having a pixel value closer to an adjacent pixel. Image composition system.

[付記10]
前記選択指標算出部は、
前記画像間選択指標データとして、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数
を用いて取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 10]
The selection index calculation unit
As the inter-image selection index data,
The image according to the above-mentioned supplementary note, which is obtained using a function that reduces an inter-image selection index in a portion where the luminance gradients of the plurality of images are similar as a function indicating a gradient of luminance values between pixels. Synthesis system.

[付記11]
前記選択指標算出部は、
前記画像間選択指標データを、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数と、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数と
を、組み合わせた関数を用いて取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 11]
The selection index calculation unit
The inter-image selection index data,
As a function indicating connectivity between pixels, for each of the plurality of images, a function that increases an inter-image selection index in a region closer to a pixel value with an adjacent pixel;
A function that indicates a gradient of luminance values between pixels is acquired using a function that combines a function that reduces an inter-image selection index in a portion where the luminance gradients of the plurality of images are similar to each other. The image composition system described in the above supplementary note.

[付記12]
前記選択指標算出部は、コントラストが大きいほど大きな値を持つ指標を前記画像内選択指標データとして取得することを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 12]
The image composition system according to the above supplementary note, wherein the selection index calculation unit acquires an index having a larger value as the contrast is larger as the intra-image selection index data.

[付記13]
前記画像合成部は、可視光領域のセンサから取得された画像の色成分の連続性と 色成分の出現頻度とに基づいて、合成する画像に含まれた非可視光領域の色成分を可視光領域の色成分に補正した後に、合成画像を生成することを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 13]
The image composition unit is configured to display the color components of the invisible light region included in the image to be synthesized based on the continuity of the color components of the image acquired from the sensor in the visible light region and the appearance frequency of the color components. The image composition system as set forth in the above supplementary note, wherein a composite image is generated after correcting the color component of the region.

[付記14]
前記画像合成部で合成された前記合成画像と前記複数の画像に含まれる基準画像との相関に基づいて前記合成画像が有する前記基準画像に対する異常領域の指標値を求める異常領域検出部を更に有し、
前記選択指標算出部は、前記異常領域の指標値を変数として有する関数で前記指標データを取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 14]
The image processing apparatus further includes an abnormal region detection unit that obtains an index value of an abnormal region with respect to the reference image included in the composite image based on a correlation between the composite image combined by the image combining unit and a reference image included in the plurality of images. And
The image composition system according to the above supplementary note, wherein the selection index calculation unit acquires the index data with a function having the index value of the abnormal region as a variable.

[付記15]
前記画像合成部で合成された前記合成画像と前記複数の画像との相関に基づいて前記合成画像が有する前記複数の画像に対する異常領域の指標値を求める異常領域検出部を有し、
前記選択指標算出部は、前記異常領域の指標値を変数として有する関数で前記指標データを取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成システム。
[Appendix 15]
An abnormal region detection unit for obtaining index values of abnormal regions for the plurality of images of the composite image based on the correlation between the composite image and the plurality of images combined by the image composition unit;
The image composition system according to the above supplementary note, wherein the selection index calculation unit acquires the index data with a function having the index value of the abnormal region as a variable.

[付記16]
性質の異なる複数の画像を取得し、
前記複数の画像から視認性がより高い領域を選択するための指標データを、各々の画像の画像内指標値で数値化し、
前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択し、
選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する
ことを特徴とする情報処理システムによる画像合成方法。
[Appendix 16]
Acquire multiple images with different properties,
Index data for selecting a region with higher visibility from the plurality of images is quantified by an index value within the image of each image,
Referring to the index data acquired from the plurality of images, a process of deriving a priority image and its region range integrally from the plurality of images to be used for generating a composite image Select
An image synthesizing method by an information processing system, wherein a synthesized image is generated by combining selected regions with higher visibility.

[付記17]
前記情報処理システムは、
前記性質の異なる複数の画像として波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を受け付けて、該複数の画像の各々の波長帯域を基準に視認性がより高い領域を、各々の画像の画像内指標値と画像間指標値で数値化して取得し、
各々の画像の前記指標データを参照して、各画像から他の画像に対して視認性がより高い領域を導出して、前記優先画像を選択する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 17]
The information processing system includes:
Receiving a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to wavelength bands as a plurality of images having different properties, a region having higher visibility with reference to each wavelength band of the plurality of images, and an index value within the image of each image And numerically obtained with the index value between images,
The image composition according to the above supplementary note, wherein the priority image is selected by deriving a region having higher visibility with respect to another image from each image with reference to the index data of each image Method.

[付記18]
前記情報処理システムは、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像から視認性が高い領域を選択するための前記指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に取得することを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 18]
In the information processing system, as the index data for selecting a region having high visibility from a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band, selection index data in the image representing high visibility for each image, and image The image composition method as described in the above supplementary note, wherein inter-image selection index data representing the magnitude of continuity of appearance between images is acquired for each image.

[付記19]
前記情報処理システムは、複数の画像から視認性が高い領域を選択するための前記指標データとして、前記複数の画像各々の画素毎に特徴ベクトルを算出し、機械学習により得られた識別器を用いて、各画素の特徴ベクトルから、画素毎に視認性が高い領域であるか否かの大きさを示す指標値を取得することを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 19]
The information processing system uses a discriminator obtained by machine learning by calculating a feature vector for each pixel of the plurality of images as the index data for selecting a region having high visibility from the plurality of images. The image composition method according to the above supplementary note, wherein an index value indicating the size of whether or not each pixel is a highly visible region is obtained from the feature vector of each pixel.

[付記20]
前記情報処理システムは、
前記複数の画像である周波数成分が異なる複数の階層を有する画像を、階層毎に各々の処理を並列的に実施し、
各階層で選択された視認性がより高い領域を組み合わせて、前記合成画像を生成する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 20]
The information processing system includes:
An image having a plurality of hierarchies with different frequency components being the plurality of images, and performing each processing in parallel for each hierarchy,
The image composition method according to the above supplementary note, wherein the composite image is generated by combining regions with higher visibility selected in each layer.

[付記21]
前記情報処理システムは、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、視認性を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する正規化処理を実施することを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 21]
Before the information processing system acquires the index data from the plurality of images, the information processing system performs a normalization process on the reference image for determining visibility or any of the plurality of images for the plurality of images. The image composition method as described in the above supplementary note.

[付記22]
前記情報処理システムは、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、画角を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する位置合わせ処理を実施することを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 22]
The information processing system performs an alignment process on a reference image for determining an angle of view or an image of any of the plurality of images before obtaining the index data from the plurality of images. The image composition method as described in the above supplementary note.

[付記23]
前記情報処理システムは、
波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を生成し、
前記指標データとして、前記複数の画像に含まれる画像間にそれぞれ含まれる任意領域間での画素レベルの特徴に基づく類似性の高低を表した指標値を数値化して取得し、
前記選択指標算出部にて画像毎に画素レベルの特徴を含めて算出された前記指標データを参照して、優先画像とその領域範囲を、画素毎の指標値と 画素間の指標値と を変数に有したエネルギー関数で算定することで、領域選択処理を画素毎に行う
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 23]
The information processing system includes:
Generate multiple images with different sensitivity characteristics for wavelength bands,
As the index data, the index value representing the level of similarity based on the feature of the pixel level between the arbitrary areas included between the images included in the plurality of images is obtained by quantification,
The selection index calculation unit refers to the index data calculated for each image including the pixel level feature, and the priority image and its area range are changed as the variable for the index value for each pixel and the index value between pixels. The image composition method as described in the above supplementary note, wherein region selection processing is performed for each pixel by calculating with the energy function included in the image.

[付記24]
前記情報処理システムは、
前記画像間選択指標データとして、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数
を用いて取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 24]
The information processing system includes:
As the inter-image selection index data,
As described in the above supplementary note, as a function indicating connectivity between pixels, for each of the plurality of images, an area selection index is obtained in a region having a pixel value closer to an adjacent pixel. Image composition method.

[付記25]
前記情報処理システムは、
前記画像間選択指標データとして、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数
を用いて取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 25]
The information processing system includes:
As the inter-image selection index data,
The image according to the above-mentioned supplementary note, which is obtained using a function that reduces an inter-image selection index in a portion where the luminance gradients of the plurality of images are similar as a function indicating a gradient of luminance values between pixels. Synthesis method.

[付記26]
前記情報処理システムは、
前記画像間選択指標データを、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数と、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数と
を、組み合わせた関数を用いて取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 26]
The information processing system includes:
The inter-image selection index data,
As a function indicating connectivity between pixels, for each of the plurality of images, a function that increases an inter-image selection index in a region closer to a pixel value with an adjacent pixel;
A function that indicates a gradient of luminance values between pixels is acquired using a function that combines a function that reduces an inter-image selection index in a portion where the luminance gradients of the plurality of images are similar to each other. The image composition method according to the above supplementary note.

[付記27]
前記情報処理システムは、コントラストが大きいほど大きな値を持つ指標を前記画像内選択指標データとして取得することを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 27]
The image synthesizing method according to the above supplementary note, wherein the information processing system acquires an index having a larger value as the contrast is larger as the intra-image selection index data.

[付記28]
前記情報処理システムは、可視光領域のセンサから取得された画像の色成分の連続性と 色成分の出現頻度とに基づいて、合成する画像に含まれた非可視光領域の色成分を可視光領域の色成分に補正した後に、合成画像を生成することを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 28]
The information processing system converts the color components of the invisible light region included in the image to be synthesized into visible light based on the continuity of the color components of the image acquired from the sensor in the visible light region and the appearance frequency of the color components. The image composition method as described in the above supplementary note, wherein a composite image is generated after correcting the color component of the region.

[付記29]
前記合成画像と前記複数の画像に含まれる基準画像との相関に基づいて前記合成画像が有する前記基準画像に対する異常領域の指標値を求める工程を有し、
前記異常領域の指標値を変数として有する関数で前記指標データを取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 29]
Obtaining an index value of an abnormal region with respect to the reference image of the composite image based on a correlation between the composite image and a reference image included in the plurality of images;
The image composition method according to the above supplementary note, wherein the index data is acquired by a function having the index value of the abnormal region as a variable.

[付記30]
前記合成画像と前記複数の画像との相関に基づいて前記合成画像が有する前記複数の画像に対する異常領域の指標値を求める工程を有し、
前記異常領域の指標値を変数として有する関数で前記指標データを取得する
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成方法。
[Appendix 30]
Obtaining an index value of an abnormal region for the plurality of images of the composite image based on a correlation between the composite image and the plurality of images;
The image composition method according to the above supplementary note, wherein the index data is acquired by a function having the index value of the abnormal region as a variable.

[付記31]
情報処理システムのプロセッサを、
性質の異なる複数の画像から、視認性がより高い領域を選択するための指標データを、各々の画像の画像内指標値で数値化して取得する選択指標算出部と、
前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する領域選択部と、
前記領域選択部にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する画像合成部
として動作させることを特徴とする画像合成プログラム。
[Appendix 31]
The processor of the information processing system,
A selection index calculation unit that obtains index data for selecting a region with higher visibility from a plurality of images having different properties by quantifying the index value within the image of each image;
Referring to the index data acquired from the plurality of images, a process of deriving a priority image and its region range integrally from the plurality of images to be used for generating a composite image An area selection section to select and
An image composition program that operates as an image composition unit that generates a composite image by combining regions with higher visibility selected by the region selection unit.

[付記32]
前記選択指標算出部に、前記性質の異なる複数の画像として波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を受け付けて、該複数の画像の各々の波長帯域を基準に視認性がより高い領域を、各々の画像の画像内指標値と画像間指標値で数値化して取得させ、
前記領域選択部に、各々の画像の前記指標データを参照して、各画像から他の画像に対して視認性がより高い領域を導出して、前記優先画像を選択させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 32]
The selection index calculation unit receives a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to wavelength bands as a plurality of images having different properties, and each of the regions having higher visibility based on each wavelength band of the plurality of images, The image index value between images and the index value between images are numerically acquired,
The region selection unit refers to the index data of each image, derives a region having higher visibility from each image with respect to another image, and causes the priority image to be selected. The image composition program described in the appendix.

[付記33]
前記選択指標算出部に、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像から視認性が高い領域を選択するための前記指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に取得させることを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 33]
In the selection index calculation unit, as the index data for selecting a region having high visibility from a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to a wavelength band, in-image selection index data representing high visibility for each image, The image composition program as described in the above supplementary note, wherein the image selection index data indicating the degree of continuity of appearance between images is acquired for each image.

[付記34]
前記選択指標算出部に、複数の画像から視認性が高い領域を選択するための前記指標データとして、前記複数の画像各々の画素毎に特徴ベクトルを算出し、機械学習により得られた識別器を用いて、各画素の特徴ベクトルから、画素毎に視認性が高い領域であるか否かの大きさを示す指標値を取得させることを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 34]
The selection index calculation unit calculates a feature vector for each pixel of each of the plurality of images as the index data for selecting a region with high visibility from a plurality of images, and an identifier obtained by machine learning. The image composition program as described in the above supplementary note, wherein an index value indicating the size of whether or not each pixel is a region with high visibility is obtained from a feature vector of each pixel.

[付記35]
前記選択指標算出部及び前記領域選択部に、前記複数の画像である周波数成分が異なる複数の階層を有する画像を、階層毎に各々の処理を並列的に実施させ、
前記画像合成部に、各階層における前記領域選択部にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて、前記合成画像を生成させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 35]
In the selection index calculation unit and the region selection unit, the image having a plurality of layers having different frequency components that are the plurality of images, each processing is performed in parallel for each layer,
The image composition program according to the above supplementary note, wherein the composite image is generated by combining the image composition unit with a region having higher visibility selected by the region selection unit in each layer.

[付記36]
前記選択指標算出部に、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、視認性を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する正規化処理を実施させることを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 36]
Before the index data is acquired from the plurality of images, the selection index calculation unit is configured to perform a normalization process on a reference image for determining visibility or any of the plurality of images for the plurality of images. The image composition program as described in the above supplementary note.

[付記37]
前記選択指標算出部に、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、画角を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する位置合わせ処理を実施させることを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 37]
Before the selection index calculation unit acquires the index data from the plurality of images, the selection index calculation unit is configured to perform an alignment process on a reference image for determining an angle of view or any of the plurality of images. The image composition program as described in the above supplementary note.

[付記38]
前記情報処理システムを、波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を取得する画像取得部として更に動作させ、
前記選択指標算出部に、前記指標データとして、前記複数の画像に含まれる画像間にそれぞれ含まれる任意領域間での画素レベルの特徴に基づく類似性の高低を表した指標値を数値化して取得させ、
前記領域選択部に、前記選択指標算出部にて画像毎に画素レベルの特徴を含めて算出された前記指標データを参照して、優先画像とその領域範囲を、画素毎の指標値と 画素間の指標値と を変数に有したエネルギー関数で算定することで、領域選択処理を画素毎に行わせる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 38]
The information processing system is further operated as an image acquisition unit that acquires a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to a wavelength band,
The selection index calculation unit obtains, as the index data, an index value representing a level of similarity based on a feature of a pixel level between arbitrary areas included between the images included in the plurality of images. Let
The area selection unit refers to the index data calculated by the selection index calculation unit including the characteristics of the pixel level for each image, the priority image and its area range, the index value for each pixel and the pixel The image composition program as described in the above supplementary note, wherein the region selection process is performed for each pixel by calculating the index value of ## EQU2 ## with an energy function having as a variable.

[付記39]
前記選択指標算出部に、
前記画像間選択指標データを、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数
で取得させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 39]
In the selection index calculation unit,
The inter-image selection index data,
The image according to the above-described supplementary note, wherein as a function indicating connectivity between pixels, an image selection index is acquired with a function that increases in a region having a pixel value closer to an adjacent pixel for each of the plurality of images. Synthesis program.

[付記40]
前記選択指標算出部に、
前記画像間選択指標データを、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数
で取得させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 40]
In the selection index calculation unit,
The inter-image selection index data,
The image composition program as described in the above supplementary note, wherein a function that indicates a gradient of a luminance value between pixels is acquired by a function that reduces an inter-image selection index in a portion where luminance gradients of the plurality of images are similar to each other .

[付記41]
前記選択指標算出部に、
前記画像間選択指標データを、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数と、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数と
を、組み合わせた関数で取得させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 41]
In the selection index calculation unit,
The inter-image selection index data,
As a function indicating connectivity between pixels, for each of the plurality of images, a function that increases an inter-image selection index in a region closer to a pixel value with an adjacent pixel;
The above-mentioned supplementary note, wherein as a function indicating a gradient of luminance values between pixels, a function in which a selection index between images decreases in a portion where luminance gradients of the plurality of images are similar is acquired as a combined function. The image composition program described in 1.

[付記42]
前記選択指標算出部に、コントラストが大きいほど大きな値を持つ指標を前記画像内選択指標データとして取得させることを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 42]
The image composition program according to the above supplementary note, wherein the selection index calculation unit causes an index having a larger value as the contrast increases to be acquired as the in-image selection index data.

[付記43]
前記画像合成部に、可視光領域のセンサから取得された画像の色成分の連続性と 色成分の出現頻度とに基づいて、合成する画像に含まれた非可視光領域の色成分を可視光領域の色成分に補正した後に、合成画像を生成させることを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 43]
Based on the continuity of the color components of the image acquired from the sensor in the visible light region and the appearance frequency of the color components, the image composition unit converts the color components of the invisible light region included in the image to be synthesized into visible light. The image composition program as described in the above supplementary note, wherein a composite image is generated after correcting the color component of the region.

[付記44]
前記プロセッサを、
前記画像合成部で合成された前記合成画像と前記複数の画像に含まれる基準画像との相関に基づいて前記合成画像が有する前記基準画像に対する異常領域の指標値を求める異常領域検出部として動作させ、
前記選択指標算出部に、前記異常領域の指標値を変数として有する関数で前記指標データを取得させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 44]
The processor;
Based on the correlation between the synthesized image synthesized by the image synthesizing unit and the reference images included in the plurality of images, the synthesized image is operated as an abnormal region detecting unit that obtains an index value of the abnormal region with respect to the reference image. ,
The image composition program according to the above supplementary note, wherein the selection index calculation unit causes the index data to be acquired by a function having an index value of the abnormal region as a variable.

[付記45]
前記プロセッサを、
前記画像合成部で合成された前記合成画像と前記複数の画像との相関に基づいて前記合成画像が有する前記複数の画像に対する異常領域の指標値を求める異常領域検出部として動作させ、
前記選択指標算出部に、前記異常領域の指標値を変数として有する関数で前記指標データを取得させる
ことを特徴とする上記付記に記載の画像合成プログラム。
[Appendix 45]
The processor;
Operating as an abnormal region detection unit for obtaining index values of abnormal regions for the plurality of images of the composite image based on the correlation between the composite image and the plurality of images combined by the image composition unit;
The image composition program according to the above supplementary note, wherein the selection index calculation unit causes the index data to be acquired by a function having an index value of the abnormal region as a variable.

[付記46]
上記付記に記載の画像合成プログラムを非一時的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
[Appendix 46]
A computer-readable recording medium that non-temporarily records the image composition program described in the above supplementary note.

1 画像合成システム
10 選択指標算出部(選択指標算出手段)
20 領域選択部(領域選択手段)
30 画像合成部(画像合成手段)
100 コンピュータ(中央処理装置;プロセッサ;データ処理装置;画像合成システム)
101 画像入力部
102 画像出力部
110 前処理部(前処理手段)
120 選択指標算出部(選択指標算出手段)
130 領域選択部(領域選択手段)
140 画像合成部(画像合成手段)
150 異常領域検出部(異常領域検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image composition system 10 Selection parameter | index calculation part (selection parameter | index calculation means)
20 area selection section (area selection means)
30 Image composition section (image composition means)
100 Computer (Central processing unit; Processor; Data processing unit; Image composition system)
101 Image input unit 102 Image output unit 110 Pre-processing unit (pre-processing means)
120 selection index calculation unit (selection index calculation means)
130 Area selection unit (area selection means)
140 Image composition unit (image composition means)
150 Abnormal area detection unit (abnormal area detection means)

Claims (10)

性質の異なる複数の画像各々から、視認性が他の画像よりもより高い領域を選択するための指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に数値化して取得する選択指標算出部と、
前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する領域選択部と、
前記領域選択部にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する画像合成部と
を含むことを特徴とする画像合成システム。
As index data for selecting a region having higher visibility than other images from each of a plurality of images having different properties, intra-image selection index data indicating the level of visibility for each image, and appearance between images A selection index calculation unit that quantifies and acquires inter-image selection index data representing the magnitude of continuity for each image ;
Referring to the index data acquired from the plurality of images, a process of deriving a priority image and its region range integrally from the plurality of images to be used for generating a composite image An area selection section to select and
An image composition system comprising: an image composition unit that generates a composite image by combining regions with higher visibility selected by the region selection unit.
前記選択指標算出部は、前記性質の異なる複数の画像として波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を受け付けて、該複数の画像の各々の波長帯域を基準に視認性が他の画像よりもより高い領域を示す前記指標データを、各々の画像の画像内指標値と画像間指標値で数値化して取得し、
前記領域選択部は、各々の画像の前記指標データを参照して、各画像から他の画像に対して視認性がより高い領域選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像合成システム。
The selection index calculation unit accepts a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to wavelength bands as the plurality of images having different properties, and the visibility is higher than other images based on each wavelength band of the plurality of images. The index data indicating a high region is obtained by quantifying the index value within the image and the index value between images of each image,
2. The image composition system according to claim 1, wherein the region selecting unit refers to the index data of each image and selects a region having higher visibility from each image with respect to another image. .
予め画像の種別毎に視認性の高さを表す関数が定義され、A function representing the height of visibility is defined for each type of image in advance,
前記選択指標算出部は、予め定義された画像の種別毎に視認性の高さを表すそれぞれの前記関数を用いて前記性質の異なる複数の画像各々の前記指標データを数値化して取得するThe selection index calculation unit quantifies and acquires the index data of each of the plurality of images having different properties using the respective functions that represent high visibility for each predefined image type.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像合成システム。The image synthesizing system according to claim 1 or 2.
前記選択指標算出部は、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、視認性を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する正規化処理を実施することを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の画像合成システム。   The selection index calculation unit performs a normalization process on a reference image for determining visibility or an image of the plurality of images for the plurality of images before acquiring the index data from the plurality of images. The image composition system according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記選択指標算出部は、前記複数の画像から前記指標データを取得する前に、前記複数の画像について、画角を定める基準画像もしくは 前記複数の画像の何れかの画像に対する位置合わせ処理を実施することを特徴とする請求項1ないし4の何れか一項に記載の画像合成システム。   The selection index calculation unit performs an alignment process on a reference image for determining an angle of view or an image of the plurality of images for the plurality of images before acquiring the index data from the plurality of images. The image composition system according to any one of claims 1 to 4, wherein 波長帯域に対する感度特性が異なる複数の画像を取得する画像取得部を更に有し、
前記選択指標算出部は、前記指標データとして、前記複数の画像に含まれる画像間にそれぞれ含まれる任意領域間での画素レベルの特徴に基づく類似性の高低を表した指標値を数値化して取得し、
前記領域選択部は、前記選択指標算出部にて画像毎に画素レベルの特徴を含めて算出された前記指標データを参照して、優先画像とその領域範囲を、画素毎の指標値と 画素間の指標値と を変数に有したエネルギー関数で算定することで、領域選択処理を画素毎に行う
ことを特徴とする請求項1ないし5の何れか一項に記載の画像合成システム。
The image acquisition unit further acquires a plurality of images having different sensitivity characteristics with respect to the wavelength band,
The selection index calculation unit obtains, as the index data, an index value representing a level of similarity based on a feature of a pixel level between arbitrary regions included between images included in the plurality of images. And
The area selection unit refers to the index data calculated by the selection index calculation unit including the characteristics of the pixel level for each image, determines the priority image and its area range, the index value for each pixel, and the pixel interval 6. The image composition system according to claim 1, wherein the region selection process is performed for each pixel by calculating an index value of ## EQU2 ## with an energy function having as a variable.
前記選択指標算出部は、
前記画像間選択指標データを、
画素間の連結性を示す関数として、前記複数の画像毎に、隣接画素との画素値が近い領域ほど、画像間選択指標を大きくなる関数と、
画素間の輝度値の勾配を示す関数として、前記複数の画像の輝度勾配が類似している部分で画像間選択指標が小さくなる関数と
を、組み合わせた関数を用いて取得する
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか一項に記載の画像合成システム。
The selection index calculation unit
The inter-image selection index data,
As a function indicating connectivity between pixels, for each of the plurality of images, a function that increases an inter-image selection index in a region closer to a pixel value with an adjacent pixel;
A function that indicates a gradient of luminance values between pixels is acquired using a function that combines a function that reduces an inter-image selection index in a portion where the luminance gradients of the plurality of images are similar to each other. The image composition system according to any one of claims 1 to 6.
前記選択指標算出部は、コントラストが大きいほど大きな値を持つ指標を前記画像内選択指標データとして取得することを特徴とする請求項1ないし6の何れか一項に記載の画像合成システム。   The image composition system according to any one of claims 1 to 6, wherein the selection index calculation unit acquires an index having a larger value as the contrast is larger as the in-image selection index data. 性質の異なる複数の画像を取得し、
前記複数の画像各々から視認性が他の画像よりもより高い領域を選択するための指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に数値化し、
前記複数の画像から数値化した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択し、
選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する
ことを特徴とする情報処理システムによる画像合成方法。
Acquire multiple images with different properties,
As index data for selecting a region having higher visibility than each other image from each of the plurality of images, intra-image selection index data indicating the level of visibility for each image, and continuity of appearance between images And the inter-image selection index data representing the size of each image is digitized for each image ,
By referring to the index data obtained by digitizing from said plurality of images, derived from the plurality of images, a higher region visibility used to generate a composite image, first image and the area scope integrally Process and select,
An image synthesizing method by an information processing system, wherein a synthesized image is generated by combining selected regions with higher visibility.
情報処理システムを、
性質の異なる複数の画像各々から、視認性が他の画像よりもより高い領域を選択するための指標データとして、画像毎の視認性の高さを表す画像内選択指標データと、画像間の見えの連続性の大きさを表す画像間選択指標データとを画像毎に数値化して取得する選択指標算出手段と、
前記複数の画像から取得した前記指標データを参照して、前記複数の画像から、合成画像を生成するために使用する視認性がより高い領域を、優先画像とその領域範囲を一体的に導出処理して選択する領域選択手段と、
前記領域選択手段にて選択された視認性がより高い領域を組み合わせて合成画像を生成する画像合成手段
として動作させることを特徴とする画像合成プログラム。
Information processing system
As index data for selecting a region having higher visibility than other images from each of a plurality of images having different properties, intra-image selection index data indicating the level of visibility for each image, and appearance between images A selection index calculation means for obtaining and numerically obtaining the inter-image selection index data representing the degree of continuity of each image ,
Referring to the index data acquired from the plurality of images, a process of deriving a priority image and its region range integrally from the plurality of images to be used for generating a composite image Area selection means to select,
An image composition program that operates as an image composition unit that generates a composite image by combining regions with higher visibility selected by the region selection unit.
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