KR100969150B1 - Method and apparatus for image restoration based on psf parameter estimation - Google Patents
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Abstract
PSF 파라미터 추정을 기반으로 한 영상 복원 방법 및 장치를 개시한다. 영상 복원 방법은 입력 영상에 대하여 영근사점(nearest zero point)을 추출하는 단계; 상기 영근사점을 이용하여 PSF(point spread function) 파라미터를 추정하는 단계; 및, 상기 PSF 파라미터를 이용하여 상기 입력 영상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.Disclosed are a method and apparatus for image reconstruction based on PSF parameter estimation. The image reconstruction method includes extracting a zero zero point with respect to an input image; Estimating a point spread function (PSF) parameter using the near-missive point; And reconstructing the input image by using the PSF parameter.
모션 블러(motion blur), PSF(point spread function), 디블러링(deblurring), 영근사점(nearest zero point), 흔들림 각도(blur angle), 흔들림 크기(blur length) Motion blur, PSF (point spread function), deblurring, near zero point, blur angle, blur length
Description
본 발명은 영상 복원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PSF(point spread function) 파라미터를 이용하여 모션 블러 영상(motion blurred image)을 복원하는 영상 복원 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image reconstruction system, and more particularly, to an image reconstruction method and apparatus for reconstructing a motion blurred image using a point spread function (PSF) parameter.
카메라로 영상을 촬영할 때, 촬영자의 부주의로 인하여 영상이 선명하게 보이지 않고 흐릿하게 보이는, 이른바 모션 블러(motion blur) 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 모션 블러 현상은 영상의 품질을 저하시키는 주요 요인 중 하나가 되고 있다.When shooting images with the camera, the inadvertent action of the photographer may cause a so-called motion blur phenomenon, which makes the image invisible and blurry, which is one of the main factors that degrade the quality of the image. It is becoming.
이러한 모션 블러 영상(motion blurred image)은 원본 영상과 모션 블러 PSF(point spread function)의 컨벌루션(convolution) 연산으로 표현될 수 있다. PSF가 구성되면 영상 복원 알고리즘을 이용하여 모션 블러 영상에 대한 복원이 가능하다.Such a motion blurred image may be represented by a convolution operation of the original image and the motion blur point spread function (PSF). Once the PSF is configured, it is possible to restore the motion blur image using an image restoration algorithm.
최근, 영상의 주파수 영역에서 나타나는 주기적인 성질을 이용하여 PSF 파라미터를 추정하는 방법을 많이 이용하고 있다. 한가지 방법으로는, 선형 모션 블 러 영상의 푸리에 스펙트럼(Fourier Spectrum)에서 가장 밝은 값을 가지는 가운데 부분(main smear lines)을 이진화(binarization)하여 PSF 파라미터를 추정할 수 있다. 또 다른 방법으로는, 푸리에 스펙트럼 영상을 샤프닝(sharpening)과 이진화를 하여 PSF 파라미터를 추정할 수 있다.Recently, many methods of estimating PSF parameters using periodic properties appearing in the frequency domain of an image have been used. As one method, the PSF parameter may be estimated by binarizing the main smear lines having the brightest values in the Fourier Spectrum of the linear motion blur image. Alternatively, the PSF parameters can be estimated by sharpening and binarizing the Fourier spectral image.
그러나, 이러한 방법들은 푸리에 스펙트럼 영상을 변형하거나 이진화 과정에서 데이터 손실을 유발 할 수 있는 문제점을 가지고 있고, 이러한 문제점은 PSF 파라미터 추정의 정확성을 떨어뜨릴 수 있는 요인이 된다. 영상 복원 시 반복 수행에 따른 오차의 전파(propagation)가 일어나기 때문에 PSF 추정 오차는 복원 영상의 품질에 큰 영향을 줄 수 있다.However, these methods have problems that can cause data loss during the transformation or binarization of the Fourier spectrum image, and this problem is a factor that can reduce the accuracy of PSF parameter estimation. The PSF estimation error can have a significant effect on the quality of the reconstructed image because propagation of the error occurs during reconstruction.
본 발명은 영상 복원 과정에서의 데이터 손실을 최소화하고 보다 정확한 PSF 파라미터의 추정을 통해 원본에 가까운 영상으로 복원하는 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for minimizing data loss during image restoration and restoring to an image close to the original through more accurate estimation of PSF parameters.
본 발명은 모션 블러 영상이 주파수 영역에서 갖는 주기적 패턴을 이용하여 PSF 파라미터를 더욱 정확하게 추정할 수 있는 영상 복원 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides an image reconstruction method and apparatus capable of more accurately estimating a PSF parameter using a periodic pattern of a motion blur image in a frequency domain.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 방법은, 입력 영상에 대하여 영근사점(nearest zero point)을 추출하는 단계; 상기 영근사점을 이용하여 PSF(point spread function) 파라미터를 추정하는 단계; 및, 상기 PSF 파라미터를 이용하여 상기 입력 영상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of restoring an image, the method comprising: extracting a zero zero point from an input image; Estimating a point spread function (PSF) parameter using the near-missive point; And reconstructing the input image by using the PSF parameter.
여기서, 상기 영근사점을 추출하는 단계는, 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환하는 단계와, 상기 주파수 영역의 2차원 좌표 상의 영근사점을 추출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 2차원 좌표 상의 영근사점을 추출하는 단계는, 상기 주파수 영역의 어두운 부분(dark line)에서 제1축에 대한 v축 영근사점과 제2축에 대한 u축 영근사점을 추출할 수 있다.Here, the extracting the zero myopic point may include converting the input image into a frequency domain, and extracting a zero myopic point on two-dimensional coordinates of the frequency domain. In the extracting the zero dead point, the v-axis approximation center with respect to the first axis and the u-axis approximation dead center with respect to the second axis may be extracted from a dark line of the frequency domain.
또한, 상기 PSF 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 2차원 좌표의 원점과 상기 v축 영근사점 및 u축 영근사점을 연결하여 이루어진 직각 삼각형의 성질을 이용 하여 상기 입력 영상에 대한 흔들림 각도를 산출하는 단계와, 상기 흔들림 각도와 상기 직각 삼각형에서 상기 원점과 마주보는 변 간의 직교 거리를 이용하여 상기 입력 영상에 대한 흔들림 크기를 산출하는 단계와, 상기 흔들림 각도와 흔들림 크기를 상기 PSF 파라미터로 구성하는 단계를 포함할 수 있다.The estimating of the PSF parameter may include calculating a shake angle of the input image by using a property of a right triangle formed by connecting the origin of the two-dimensional coordinates with the v-axis approximation point and the u-axis approximation point. Calculating a shake size with respect to the input image by using the shake angle and an orthogonal distance between the sides facing the origin in the right triangle and configuring the shake angle and the shake size as the PSF parameters. It may include a step.
본 발명의 일실시예에 따른 PSF 파라미터 추정 방법은, 입력 영상에 대하여 영근사점을 추출하는 단계; 상기 영근사점을 이용하여 흔들림 각도를 추정하는 단계; 상기 흔들림 각도를 이용하여 흔들림 크기를 추정하는 단계; 및, 상기 흔들림 각도와 흔들림 크기를 상기 입력 영상의 복원을 위한 PSF 파라미터로 구성하는 단계를 포함할 수 있다.PSF parameter estimation method according to an embodiment of the present invention, the method comprising the steps of: extracting the zero-missing point with respect to the input image; Estimating the shaking angle using the zero near dead point; Estimating the size of the shake using the shake angle; And configuring the shake angle and the shake size as PSF parameters for restoring the input image.
여기서, 상기 영근사점을 추출하는 단계는, 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환하는 단계와, 2차원 좌표 상의 상기 주파수 영역의 어두운 부분에서 제1축에 대한 v축 영근사점과 제2축에 대한 u축 영근사점을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.The extracting the zero dead point may include converting the input image into a frequency domain, and extracting the zero near zero dead point and the second axis from the dark axis of the frequency domain on two-dimensional coordinates. The method may include extracting a u-axis approximation dead point for the U-axis.
또한, 상기 흔들림 각도를 추정하는 단계는, 상기 2차원 좌표의 원점과 상기 v축 영근사점 및 u축 영근사점을 연결하여 이루어진 직각 삼각형의 성질을 이용할 수 있으며, 상기 흔들림 크기를 추정하는 단계는, 상기 흔들림 각도와 상기 직각 삼각형에서 상기 원점과 마주보는 변 간의 직교 거리를 이용할 수 있다.The estimating of the shaking angle may include using a property of a right triangle formed by connecting the origin of the two-dimensional coordinates with the v-axis approximation point and the u-axis approximation point, and estimating the shake size. May use an orthogonal distance between the shake angle and a side facing the origin in the right triangle.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 장치는, 입력 영상에 대하여 영근사점을 추출하는 영근사점 추출부; 상기 영근사점을 이용하여 PSF 파라미터를 추정하는 PSF 추정부; 및, 상기 PSF 파라미터를 이용하여 상기 입력 영상을 복원하는 영 상 복원부를 포함할 수 있다.An image reconstructing apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a zero-missive point extractor extracting zero-missive points with respect to an input image; A PSF estimator for estimating a PSF parameter using the zero near point; And an image restoration unit which restores the input image using the PSF parameter.
본 발명에 따르면, PSF 파라미터 추정의 정확성을 높이고 영상의 디블러링 성능을 향상시킴으로써 원본에 가까운 영상을 복원하여 고화질의 영상을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a high quality image by reconstructing an image close to the original by increasing the accuracy of PSF parameter estimation and improving the deblurring performance of the image.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 PSF(point spread function) 파라미터 추정 방법, PSF 파라미터 추정을 기반으로 한 영상 복원 방법 및 영상 복원 장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of estimating a point spread function (PSF) parameter, an image decompression method based on PSF parameter estimation, and an image decompression device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 모션 블러 영상(motion blurred image)이 주파수 영역에서 갖는 주기성을 이용하여 PSF 파라미터를 더욱 정확하게 추정할 수 있는 PSF 파라미터 추정 기술을 제공할 수 있다.The present invention can provide a PSF parameter estimation technique capable of more accurately estimating the PSF parameter using the periodicity of the motion blurred image in the frequency domain.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 방법의 전 과정을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating the entire process of an image restoration method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 영상 복원 방법은 다음과 같은 과정을 포함할 수 있다.The image reconstruction method of the present invention may include the following process.
본 발명의 영상 복원 방법은 모션 블러 영상(이하, '입력 영상'이라 칭함)을 수신하여 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환한다(S101).The image reconstruction method of the present invention receives a motion blur image (hereinafter referred to as an "input image") and converts the input image into a frequency domain (S101).
이때, 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환하는 단계(S101)는 이산 푸리에 변환(DFT, Discrete Fourier Transform)을 이용하여 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환할 수 있다. 상기 입력 영상에 대하여 이산 푸리에 변환을 수행할 경우 주파수 영역에서 갖는 주기성을 확인할 수 있다.In this case, in the step S101 of converting the input image into the frequency domain, the input image may be transformed into the frequency domain by using a Discrete Fourier Transform (DFT). When the Discrete Fourier Transform is performed on the input image, periodicity in the frequency domain can be confirmed.
이와 같이 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환하는 단계(S101)에 대해서는 도 2를 참조하여 더욱 자세히 설명한다.As described above, the step S101 of converting the input image into the frequency domain will be described in more detail with reference to FIG. 2.
본 발명의 영상 복원 방법은 상기 입력 영상이 갖는 주기성을 이용하여 PSF 파라미터를 추정할 수 있다(S102). 이때, PSF는 흔들림 각도(θ)와 흔들림 크기(L)를 인자로 갖는 함수로서 입력 영상에 대한 흔들림의 정도를 표현하는 함수를 의미할 수 있다.The image reconstruction method of the present invention may estimate the PSF parameter using the periodicity of the input image (S102). In this case, the PSF is a function having a shake angle θ and a shake size L as a factor, and may mean a function for expressing a shake amount of the input image.
이와 같이 상기 PSF 파라미터를 추정하는 단계(S102)에 대해서는 도 3을 참조하여 더욱 자세히 설명한다.As described above, the step of estimating the PSF parameter (S102) will be described in more detail with reference to FIG. 3.
본 발명의 영상 복원 방법은 상기 PSF 파라미터와 입력 영상을 반복적으로 디컨벌루션(deconvolution)함으로써 모션 블러 영상에 대한 디블러링(deblurring)을 통해 영상을 복원할 수 있다(S103).The image reconstruction method of the present invention may reconstruct an image through deblurring of a motion blur image by repeatedly deconvolving the PSF parameter and the input image (S103).
도 2는 입력 영상의 주기적 특징을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for describing a periodic characteristic of an input image.
상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환하는 단계(S101)는 다음과 같은 과정을 포함할 수 있다.The step S101 of converting the input image into the frequency domain may include the following process.
모션 블러 현상이 포함된 상기 입력 영상은 원본 영상과 모션 블러 PSF의 컨벌루션 연산을 통해 생성될 수 있으며, 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.The input image including the motion blur phenomenon may be generated through a convolution operation of the original image and the motion blur PSF, and may be defined as in Equation 1.
이때, g(x,y)는 입력 영상, f(x,y)는 원본 영상, h(x,y)는 모션 블러 PSF(point spread function), *는 컨벌루션 연산자(convolution operator)에 해당한다.In this case, g (x, y) corresponds to an input image, f (x, y) corresponds to an original image, h (x, y) corresponds to a motion blur PSF (point spread function), and * corresponds to a convolution operator.
상기 모션 블러 PSF는 한 점에 대한 퍼짐 정도를 나타내는 함수를 의미하는 것으로, 흔들린 방향과 정도로 나타낼 수 있다. 즉, 상기 모션 블러 PSF 파라미터는 흔들림 각도(blur angle)와 흔들림 크기(blur length)로 구성될 수 있으며, 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.The motion blur PSF refers to a function representing a spreading degree of a point, and may be expressed in a shaking direction and a degree. That is, the motion blur PSF parameter may be composed of a blur angle and a blur length, and may be defined as in Equation 2.
이때, L은 흔들림 크기, θ는 흔들림 각도에 해당한다.In this case, L is a shake size and θ corresponds to a shake angle.
상기 입력 영상이 주파수 영역에서 갖는 주기적인 성질을 확인하기 위하여 상기 입력 영상에 대해 이산 푸리에 변환을 수행할 수 있으며, 이산 푸리에 변환을 거친 상기 입력 영상은 수학식 3과 같이 정의할 수 있다.A discrete Fourier transform may be performed on the input image in order to confirm a periodic property of the input image in the frequency domain, and the input image that has undergone the discrete Fourier transform may be defined as
이때, G(u,v)는 g(x,y)의 푸리에 변환, F(u,v)는 f(x,y)의 푸리에 변환, H(u,v)는 h(x,y)의 푸리에 변환에 해당한다.Where G (u, v) is the Fourier transform of g (x, y), F (u, v) is the Fourier transform of f (x, y), and H (u, v) is h (x, y) Corresponds to the Fourier transform.
도 2를 참조하면, (a)는 G(u,v), (b)는 F(u,v), (c)는 H(u,v)에 해당하며, 푸리에 변환을 통해 각 영상의 주기성을 확인할 수 있다. 여기서, H(u,v)는 흔들림 각도와 흔들림 크기에 따라 다른 패턴을 가질 수 있다. 이때, 흔들림 각도(θ)의 변화에 따라 어두운 부분(dark lines)의 각도가 흔들림 각도(θ)의 방향과 직교하는 방향으로 나타난다. 또한, 흔들림 크기(L)의 변화에 따라 이웃하는 두 어두운 부분의 간격이 달라질 수 있으며, 그 간격은 흔들림 크기(L)가 클수록 좁아지고 흔들림 크기(L)가 작을수록 넓어진다.Referring to FIG. 2, (a) corresponds to G (u, v), (b) corresponds to F (u, v), and (c) corresponds to H (u, v), and the periodicity of each image through a Fourier transform can confirm. Here, H (u, v) may have a different pattern according to the shaking angle and the shaking size. At this time, the angle of the dark lines appears in a direction orthogonal to the direction of the shake angle θ as the shake angle θ changes. In addition, the distance between two neighboring dark portions may vary according to the change in the shake size (L), and the gap becomes narrower as the shake size (L) is larger and wider as the shake size (L) is smaller.
본 발명의 영상 복원 방법은 상기 입력 영상이 갖는 주기적 패턴을 이용하여 PSF 파라미터를 추정할 수 있다.The image reconstruction method of the present invention may estimate the PSF parameter using the periodic pattern of the input image.
도 3은 PSF 파라미터를 추정하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a specific process of estimating a PSF parameter.
도 3을 참조하면, 상기 PSF 파라미터를 추정하는 단계(S102)는 다음과 같은 과정을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, estimating the PSF parameter (S102) may include the following process.
상기 PSF 파라미터를 추정하는 단계(S102)는 상기 입력 영상의 주파수 영역에서 영근사점(nearest zero point)을 추출한다(S301).The estimating of the PSF parameter (S102) extracts a near zero point in the frequency domain of the input image (S301).
상기 입력 영상의 주파수 영역에서 어두운 부분의 방향을 찾기 위해 주파수 영역의 2차원(u축, v축) 좌표를 이용하여 각 축에 대한 영근사점을 찾는 방법을 이용할 수 있다. 이때, 상기 영근사점은 어두운 부분에서 u축과 v축에 대하여 0점에 가장 가까운 점을 의미할 수 있다.In order to find the direction of the dark portion in the frequency domain of the input image, a method of finding the zero near point for each axis using two-dimensional (u-axis, v-axis) coordinates of the frequency domain may be used. In this case, the zero-missive point may mean a point closest to the zero point with respect to the u-axis and the v-axis in the dark portion.
도 4 내지 도 6은 u축과 v축에 대한 영근사점을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 입력 영상의 스펙트럼의 일례를 도시한 것이며, 도 5는 도 4의 입력 영상을 1차원으로 투영한 v축 상의 값을 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 인근 점들에 대한 최소값 분포를 도시한 것이다.4 to 6 are diagrams for explaining a process of extracting the zero dead point for the u-axis and the v-axis. FIG. 4 illustrates an example of a spectrum of an input image, FIG. 5 illustrates values on a v-axis in which the input image of FIG. 4 is projected in one dimension, and FIG. 6 illustrates a minimum value distribution of neighboring points of FIG. 5. It is shown.
도 4에 도시한 입력 영상의 v축 영근사점(401)를 추출하기 위하여 도 5와 같이 v축 상의 값을 1차원으로 투영하여 입력 영상의 주기성을 측정한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 각 좌표 값의 기울기(gradient)의 변화는 일정하지 않다. 따라서, 상기 영근사점을 찾기 위해서는 단순한 변곡점을 찾는 방법이 아닌 최소 값의 기울기 변화를 이용한 방법을 사용할 수 있다.In order to extract the v-
도 5에서, 인접한 3개의 점 중 최소 값(501)을 선택하는 과정을 해당 축의 방향으로 진행할 때, 최소 값의 분포를 나타내는 도 6에서 최저값 구간(601)으로 나타나는 부분이 도 5의 최소 값(501)에 해당하며 이 값이 v축 영근사점에 해당한다. 동일한 방법으로, u축 영근사점을 구할 수 있다.In FIG. 5, when the process of selecting the
다시 도 3에서, 상기 PSF 파라미터를 추정하는 단계(S102)는 상기 추출된 v축 영근사점과 u축 영근사점을 이용하여 상기 입력 영상의 흔들림 각도(θ)를 추정할 수 있다(S302).In FIG. 3, the estimating of the PSF parameter (S102) may estimate the shaking angle θ of the input image by using the extracted v-axis approximation and u-axis approximation points (S302). .
상기 단계(S301)에서 추출된 v축 영근사점과 u축 영근사점은 도 7과 같이 표현할 수 있으며, 이때, A는 v축 영근사점을, B는 u축 영근사점과 대응되는 것이다.The v-axis approximation dead point and the u-axis approximation dead point extracted in step S301 may be expressed as shown in FIG. 7, where A corresponds to the v-axis approximation dead point and B corresponds to the u-axis approximation dead point. .
도 7에 도시한 바와 같이, 원점(O)과 상기 v축 영근사점(A) 및 u축 영근사점(B)을 연결하여 이루어진 직각 삼각형의 성질을 이용하여 상기 입력 영상에 대한 흔들림 각도(θ)를 산출할 수 있으며, 상기 흔들림 각도(θ)는 수학식 4와 같이 정 의할 수 있다.As shown in FIG. 7, the shaking angle of the input image using the property of a right triangle formed by connecting the origin O, the v-axis approximation point A, and the u-axis approximation point B, θ), and the shaking angle θ may be defined as shown in Equation 4.
다시 도 3에서, 상기 PSF 파라미터를 추정하는 단계(S102)는 상기 산출된 흔들림 각도(θ)를 이용하여 상기 입력 영상에 대한 흔들림 크기(L)를 추정할 수 있다(S303).3, in the estimating of the PSF parameter (S102), the shake size (L) of the input image may be estimated using the calculated shake angle θ (S303).
상기 흔들림 크기(L)는 상기 흔들림 각도(θ)와 도 7의 직각 삼각형에서 원점(O)과 마주보는 변 간의 직교거리(d)를 이용하여 산출할 수 있으며, 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.The shake size (L) may be calculated using the shake angle (θ) and the orthogonal distance (d) between the sides facing the origin (O) in the right triangle of FIG. 7, can be defined as shown in Equation 5 have.
여기서, d는 블러 거리(blur distance), N은 영상의 크기에 해당한다.Here, d corresponds to a blur distance and N corresponds to an image size.
상기 블러 거리(d)는 상기 입력 영상의 주파수 영역에서 서로 이웃하는 어두운 부분 간의 직교거리를 의미할 수 있으며, 본 발명에서는 상기 직각 삼각형의 원점(O)에서 첫 번째 주기 사이의 직교거리를 이용할 수 있다. 상기 블러 거리(d)와 입력 영상의 크기(N)의 비로 상기 입력 영상의 흔들림 크기(L)를 산출할 수 있 다.The blur distance d may mean an orthogonal distance between adjacent dark portions in the frequency domain of the input image, and in the present invention, an orthogonal distance between the first period at the origin O of the right triangle may be used. have. A shake size L of the input image may be calculated based on a ratio of the blur distance d and the size N of the input image.
이와 같이 산출된 흔들림 각도(θ)와 흔들림 크기(L)를 상기 모션 블러 PSF의 파라미터로 구성한 후 상기 PSF 파라미터와 입력 영상의 디컨벌루션(deconvolution) 연산을 통해 영상을 복원할 수 있다.The shake angle θ and the shake size L calculated as described above may be configured as the parameters of the motion blur PSF, and then the image may be reconstructed through the deconvolution operation of the PSF parameter and the input image.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an internal configuration of an image reconstruction device according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 장치는 영상 변환부(801), 영근사점 추출부(802), PSF 추정부(803), 영상 복원부(804)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, an image reconstruction device according to an embodiment of the present invention may include an
영상 변환부(801)는 입력 영상의 주파수 영역에서 갖는 주기적인 성질을 확인하기 위하여 이산 푸리에 변환(DFT)을 통해 상기 입력 영상을 주파수 영역으로 변환할 수 있다. 즉, 상기 입력 영상에 대하여 이산 푸리에 변환을 수행할 경우 상기 입력 영상이 갖는 주기적 패턴을 확인할 수 있다.The
영근사점 추출부(802)는 상기 입력 영상의 주파수 영역에서 어두운 방향의 방향을 찾기 위하여 2차원 좌표 즉, u축 및 v축 상의 영근사점을 추출할 수 있다. 상기 입력 영상이 갖는 주기적 패턴에서 영근사점을 찾는 방법을 이용하여 상기 주파수 영역의 어두운 부분의 방향을 찾을 수 있다. 상기 영근사점 추출부(802)는 상기 u축과 v축의 좌표 값 중 최소 값의 기울기 변화를 이용하여 u축 및 v축 상의 영근사점을 추출할 수 있다.The zero
PSF 추정부(803)는 상기 영근사점을 이용하여 모션 블러 PSF의 파라미터로 서 입력 영상에 대한 흔들림 각도와 흔들림 크기를 추정할 수 있다. 상기 PSF 추정부(803)는 각도 추정부와, 크기 추정부와, PSF 구성부로 구성할 수 있다.The
상기 각도 추정부는 상기 2차원 좌표의 원점과 상기 u축 영근사점 및 v축 영근사점을 연결하여 이루어진 직각 삼각형의 성질을 이용하여 상기 입력 영상의 흔들림 각도를 추정할 수 있다. 또한, 상기 크기 추정부는 상기 흔들림 각도와, 상기 직각 삼각형에서 상기 원점과 마주보는 변 간의 직교 거리를 이용하여 상기 입력 영상의 흔들림 크기를 추정할 수 있다. 그리고, 상기 PSF 구성부는 상기 입력 영상의 흔들림 정도를 나타내는 상기 흔들림 각도와 흔들림 크기를 상기 모션 블러 PSF의 파라미터로 구성할 수 있다.The angle estimating unit may estimate the shaking angle of the input image by using a property of a right triangle formed by connecting the origin of the two-dimensional coordinates, the u-axis approximation point and the v-axis approximation point. The magnitude estimator may estimate the shake size of the input image using the shake angle and an orthogonal distance between the sides facing the origin in the right triangle. The PSF component may configure the shake angle and the shake size indicating the shake degree of the input image as parameters of the motion blur PSF.
영상 복원부(804)는 상기 흔들림 각도와 흔들림 크기로 구성된 PSF 파라미터를 이용하여 상기 입력 영상을 복원할 수 있다. 상기 영상 복원부(804)는 상기 PSF 파라미터와 입력 영상에 대하여 디컨벌루션 연산 과정을 반복적으로 수행함으로써 상기 입력 영상에 대한 디블러링을 통해 영상을 복원할 수 있다.The
따라서, 본 발명은 원본 데이터의 변형 없이 영근사점을 추출하는 방법을 이용하여 모션 블러 영상의 주기적 패턴을 찾아 이를 통해 모션 블러 PSF의 파라미터를 정확하게 추정하여 영상 복원을 할 수 있다. 즉, PSF 파라미터 추정의 정확성은 영상 복원 성능과 밀접한 관계가 있으므로 영상 복원 과정에서 발생하는 오차의 전파를 최소화함으로써 영상 복원 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can find the periodic pattern of the motion blur image by using the method of extracting the zero near point without modification of the original data, and can reconstruct the image by accurately estimating the parameter of the motion blur PSF. That is, since the accuracy of the PSF parameter estimation is closely related to the image reconstruction performance, the image reconstruction performance can be improved by minimizing the propagation of errors generated during the image reconstruction process.
본 발명에 따른 영상 복원 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The image restoration method according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 방법의 전 과정을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating the entire process of an image restoration method according to an embodiment of the present invention.
도 2는 모션 블러 영상의 주기적 특징을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for describing a periodic feature of a motion blur image.
도 3은 PSF 파라미터를 추정하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a specific process of estimating a PSF parameter.
도 4 내지 도 6은 모션 블러 영상의 영근사점을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 to 6 are diagrams for explaining a process of extracting the near-missive point of the motion blur image.
도 7은 PSF 파라미터를 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a process of estimating a PSF parameter.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복원 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an internal configuration of an image reconstruction device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
801: 영상 변환부801: an image converter
802: 영근사점 추출부802: Younggeun dead point extraction unit
803: PSF 추정부803: PSF estimator
804: 영상 복원부804: image restoration unit
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