KR101644411B1 - Apparatus and method for restorating of high resolution image - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고해상도 이미지 복원 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 복원 장치는, 동일한 대상 객체에 대한 복수의 제1 이미지 중 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치 범위에 포함되는 하나의 기준 이미지 및 적어도 하나의 후보 이미지를 결정하는 결정부와, 상기 기준 이미지와 상기 적어도 하나의 후보 이미지 간에 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하고, 상기 추정된 서브 픽셀 변위차를 이용하여 상기 기준 이미지 및 상기 적어도 하나의 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지는 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부와, 상기 제2 이미지의 샘플링 정보를 보정하여 최종 복원 이미지를 생성하는 최종 복원 이미지 생성부를 포함한다.
이에 따라, 복수의 저해상도 이미지 간에 수직, 수평 및 회전 성분의 움직임을 추정함으로써 보다 정확한 고해상도 이미지를 획득할 수 있다.The present invention relates to a high-resolution image restoration apparatus and a method thereof, and a high-resolution image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of first images for the same target object in a threshold range for predetermined sub- A determination unit for determining one reference image and at least one candidate image to be processed, and for determining a sub-pixel displacement difference for horizontal, vertical, and rotational components between the reference image and the at least one candidate image, A second image generator for generating a second image having pixel coordinates composed of pixel information of the reference image and the at least one candidate image using a displacement difference; And a final reconstruction image generation unit for generating the reconstructed image.
Accordingly, more precise high-resolution images can be obtained by estimating the motion of the vertical, horizontal, and rotational components between a plurality of low-resolution images.
Description
본 발명은 고해상도 이미지 복원 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 저해상도 이미지를 이용하여 하나의 고해상도 이미지를 복원시키는 기술이 개시된다.The present invention relates to a high-resolution image restoration apparatus and method, and more particularly, to a technique for restoring a single high-resolution image using a plurality of low-resolution images.
통신 및 멀티미디어(multimedia) 기술의 확대로 시장에서 고해상도 이미지의 요구가 증가하고 있는데, 여기서 '해상도 증가'의 의미는 단순히 공간적으로 이미지 픽셀 수의 증가만을 의미하는 것이 아니라 분해능의 증가를 의미하는 것으로 얼마나 세밀하게 표현하는가를 뜻한다. 분해능은 ISO (international organization for standardization) 해상도 도표(chart)를 주로 사용하여 평가하는데, 전시(display) 또는 인쇄(print)되는 장치에 표시되는 선간 분해능이 얼마만큼 세밀하고 정밀한지를 이용하여 그 장치의 해상도와 분해능을 판단할 수 있다.With the expansion of communication and multimedia technologies, the demand for high-resolution images is increasing in the market. Here, the meaning of 'increase resolution' means not only an increase in the number of image pixels but also an increase in resolution It means to express it finely. Resolution is evaluated primarily using ISO (International Organization for Standardization) resolution charts. It is based on the resolution of the device, using how precise and precise the line-to-line resolution displayed on the display or print device And the resolution can be determined.
최근에는 디지털 신호처리를 이용한 방식이 크게 각광받고 있는데, 이는 설계 및 제작에 소요되는 경비를 절약하면서도 그 효과는 최대로 올릴 수 있기 때문으로, 여기에는 크게 보간법과 고해상도 복원기법으로 구분된다. 먼저, 보간법(interpolation)은 한 장의 저해상도 이미지를 이용하여 한 장의 고해상도 이미지를 생성하는 것으로, 고해상도 좌표를 채우기 위해 원래의 이미지 픽셀 이외의 새로운 픽셀 데이터 값을 결정할 때, 셀 주변의 정보를 참조로 하여 새로운 데이터를 생성하는 개념이다. 그러나 이렇게 증가된 주파수는 완벽한 고주파 성분의 복원이 아니라 선형적인 증가로 분해능이 혁신적으로 개선되지는 않는다.In recent years, digital signal processing has attracted a great deal of attention because it can save the cost of designing and manufacturing while maximizing its effect. This is largely divided into interpolation and high resolution reconstruction techniques. First, interpolation generates a single high-resolution image using a single low-resolution image. When a new pixel data value other than the original image pixel is determined to fill the high-resolution coordinates, It is a concept to generate new data. However, this increased frequency does not result in a revolutionary improvement in resolution due to a linear increase rather than a complete reconstruction of high frequency components.
다음으로, 고해상도 복원기법 (super/high resolution reconstruction)이라 불리는 방식으로, 다 수의 저해상도 이미지들을 이용하여 한 장의 고해상도 이미지를 생성하는 방법이다. 이는, 고해상도를 구성하는 모든 데이터가 모두 저해상도의 데이터로부터 추출된 것이어서 실제 데이터와 유사하다. 즉, 고해상도 이미지를 구성하기 위한 모든 데이터가 가공되어 만들어진 것이 아니라 저해상도 이미지들로부터 추출한 것이어서, 픽셀 간 데이터의 실제성이 매우 높고, 복원 이미지의 분해능이 증가하여 세밀한 부분까지 표현이 가능하다. 그러나 이는 연산 복잡도(computational complexity)가 매우 높아 상용화에 어려움이 있어 일부 디지털 카메라 등에만 적용되고 있는 실정이다.Next, a method of generating a single high resolution image using a plurality of low resolution images in a so-called super / high resolution reconstruction method. This is similar to the actual data because all the data constituting the high resolution are extracted from the low resolution data. That is, not all data for constructing a high-resolution image is processed but extracted from low-resolution images, so that the actuality of inter-pixel data is very high, and resolution of the restored image is increased, so that a detailed portion can be expressed. However, the computational complexity is so high that it is difficult to commercialize and it is applied to some digital cameras.
고해상도 복원에 관련된 연구는 등록기법에 관련된 것과 복원에 관련된 것 또는 이들을 결합한 형태로 나눌 수 있는데 대부분의 연구는 등록에 초점이 맞추어져 있다. 그 이유는 등록이 첫 번째 단계이기도 하지만 이의 결과에 따라 그 결과가 판이하게 달라지기 때문이다. 그러나 후단의 복원에 관련해서도 등록된 결과가 다수의 표본화 주파수 성분들로 구성되어 있으므로 이를 단일 표본화 주파수로 변화시키는 기법들이 연구되고 있다.Research related to high-resolution reconstruction can be divided into those related to registration techniques and those associated with restoration or a combination of these. Most studies focus on registration. The reason is that registration is the first step, but the result is quite different depending on the result. However, since the registered result is composed of a plurality of sampling frequency components in relation to the restoration of the rear end, techniques for changing it to a single sampling frequency are being studied.
기존에 제안된 기법들은 실제의 카메라 이미지에 적용하면 서브 픽셀 변위(sub-pixel displacement)를 찾기가 어려워 오히려 보간법의 의한 고해상도 이미지보다 화질이 더 떨어지는 경우가 발생하기도 한다. 실제로 사람의 손으로 디지털 카메라를 이용하여 동일 장면을 여러 장 찍은 후 이를 고해상도 복원기법으로 복원한 결과와 Bi-cubic 보간법으로 고해상도 이미지를 복원한 결과를 비교해 보면 오히려 Bi-cubic 보간법의 결과가 더 우수한 경우가 많다. 심지어 어떤 알고리즘들은 고해상도로 복원한 이미지에 격자가 나타나기도 하고, 등록 결과가 고해상도 복원이 불가능한 경우도 발생한다.It is difficult to find the sub-pixel displacement when applied to the actual camera image, so that the image quality may be lower than that of the high resolution image by the interpolation method. In fact, the results of Bi-cubic interpolation and the reconstruction of high-resolution images by Bi-cubic interpolation method show that the result of Bi-cubic interpolation is better There are many cases. Some algorithms even show a grid in the reconstructed image at high resolution, and the registration result can not be resolved at high resolution.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0781552호(2007. 11. 27)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] Techniques that serve as a background of the present invention are disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0781552 (Nov. 27, 2007).
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 복수의 저해상도 이미지 간에 수직, 수평 및 회전 성분의 움직임을 추정하여 하나의 고해상도 이미지로 복원하는 고해상도 이미지 복원 장치 및 그 방법을 제공하기 위함이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a high-resolution image reconstruction apparatus and method for reconstructing a high-resolution image by estimating motion of vertical, horizontal, and rotational components among a plurality of low-resolution images.
본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 복원 장치는, 동일한 대상 객체에 대한 복수의 제1 이미지 중 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치 범위에 포함되는 하나의 기준 이미지 및 적어도 하나의 후보 이미지를 결정하는 결정부와, 상기 기준 이미지와 상기 적어도 하나의 후보 이미지 간에 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하고, 상기 추정된 서브 픽셀 변위차를 이용하여 상기 기준 이미지 및 상기 적어도 하나의 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지는 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부와, 상기 제2 이미지의 샘플링 정보를 보정하여 최종 복원 이미지를 생성하는 최종 복원 이미지 생성부를 포함한다.The apparatus for reconstructing a high resolution image according to an embodiment of the present invention includes a determination unit that determines one reference image and at least one candidate image included in a threshold range for a predetermined subpixel value among a plurality of first images for the same target object Vertical and rotational components between the reference image and the at least one candidate image, and using the estimated sub-pixel displacement difference to calculate the difference between the reference image and the at least one candidate A second image generator for generating a second image having pixel coordinates composed of pixel information of the image, and a final reconstruction image generator for generating a final reconstruction image by correcting the sampling information of the second image.
또한, 상기 제2 이미지는 상기 제1 이미지보다 해상도가 높은 이미지이다.The second image is an image having a higher resolution than the first image.
또한, 상기 기준 이미지는 상기 제1 이미지 중 다음의 수학식을 만족하는 후보 이미지 중 가장 많은 후보 이미지를 가지는 이미지로 설정할 수 있다:In addition, the reference image may be an image having the largest number of candidate images among the candidate images satisfying the following equation among the first images:
여기서, TH는 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치, F'k(u)는 상기 제1 이미지의 서브 픽셀값, Fl(u)는 상기 기준 이미지의 서브 픽셀값를 나타낸다.Here, TH is a threshold for a predetermined sub-pixel value, F ' k (u) is a sub-pixel value of the first image, and F l (u) is a sub-pixel value of the reference image.
또한, 상기 제2 이미지 생성부는, 상기 기준 이미지와 상기 후보 이미지 각각을 푸리에 변환하여 위상 및 상관도를 비교하여 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정할 수 있다.Also, the second image generator may estimate the sub-pixel displacement difference with respect to horizontal, vertical, and rotational components by performing Fourier transform on the reference image and the candidate image, respectively, and comparing the phase and the degree of correlation.
또한, 상기 서브 픽셀 변위차는 다음의 수학식을 푸리에 변환하여 추정할 수 있다:In addition, the sub-pixel displacement difference can be estimated by Fourier transforming the following equation:
여기서, x1은 수평 성분의 서브 픽셀값, x2는 수직 성분의 서브 픽셀값, R은 회전 성분의 서브 픽셀값을 나타낸다.Here, x1 is a sub-pixel value of a horizontal component, x2 is a sub-pixel value of a vertical component, and R is a sub-pixel value of a rotation component.
또한, 상기 최종 복원 이미지 생성부는, 상기 제2 이미지에 대하여 1차 반복 배경 투사(1st iterative back projection), 디블러링(deblurring) 및 앤티앨리어싱(antialiasing) 중 적어도 하나의 방식을 적용하여 보정할 수 있다.In addition, the final reconstructed image generation unit may apply at least one of a first iterative back projection, a deblurring, and an antialiasing to the second image to correct the second image. have.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 복원 장치를 이용한 고해상도 이미지 복원 방법은, 동일한 대상 객체에 대한 복수의 제1 이미지 중 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치 범위에 포함되는 하나의 기준 이미지 및 적어도 하나의 후보 이미지를 결정하는 단계와, 상기 기준 이미지와 상기 적어도 하나의 후보 이미지 간에 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하고, 상기 추정된 서브 픽셀 변위차를 이용하여 상기 기준 이미지 및 상기 적어도 하나의 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지는 제2 이미지를 생성하는 단계와, 상기 제2 이미지의 샘플링 정보를 보정하여 최종 복원 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.A method for reconstructing a high resolution image using an image restoration apparatus according to another embodiment of the present invention includes reconstructing a single reference image included in a threshold range for a predetermined subpixel value among a plurality of first images for the same target object, Vertical and rotational components between the reference image and the at least one candidate image, determining a candidate image of the reference image and the at least one candidate image using the estimated sub-pixel displacement difference, Generating a second image having pixel coordinates composed of pixel information of the at least one candidate image; and correcting the sampling information of the second image to generate a final reconstructed image.
이에 따라, 복수의 저해상도 이미지 간에 수직, 수평 및 회전 성분의 움직임을 추정함으로써 보다 정확한 고해상도 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 복수의 저해상도 이미지 간에 회전 성분의 움직임을 추정하기 위해 푸리에 변환을 이용함으로써 데이터의 신뢰도를 증가시킬 수 있다.Accordingly, more precise high-resolution images can be obtained by estimating the motion of the vertical, horizontal, and rotational components between a plurality of low-resolution images. In addition, the reliability of the data can be increased by using the Fourier transform to estimate the motion of the rotation component between the plurality of low-resolution images.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 복원 장치의 구성도,
도 2는 도 1에 따른 고해상도 이미지 복원 장치를 이용한 고해상도 이미지 복원 방법의 흐름도,
도 3은 도 2에 따른 고해상도 이미지 복원 방법 중 복수의 저해상도 이미지의 픽셀 정보를 이용하여 고해상도 이미지의 좌표로 결정하는 것을 설명하기 위한 예시도,
도 4는 도 2에 따른 고해상도 이미지 복원 방법 중 저해상도 이미지의 회전 성분을 파악하기 위한 그래프를 설명하기 위한 예시도이다.1 is a configuration diagram of a high-resolution image restoration apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a flowchart of a high-resolution image restoration method using the high-resolution image restoration apparatus according to FIG. 1;
FIG. 3 is an exemplary diagram for explaining determination of coordinates of a high-resolution image using pixel information of a plurality of low-resolution images in the high-resolution image restoration method according to FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram for explaining a graph for identifying a rotation component of a low-resolution image in the high-resolution image reconstruction method according to FIG.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms used are terms selected in consideration of the functions in the embodiments, and the meaning of the terms may vary depending on the user, the intention or the precedent of the operator, and the like. Therefore, the meaning of the terms used in the following embodiments is defined according to the definition when specifically defined in this specification, and unless otherwise defined, it should be interpreted in a sense generally recognized by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 복원 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 고해상도 이미지 복원 장치를 이용한 고해상도 이미지 복원 방법의 흐름도이다.FIG. 1 is a block diagram of a high-resolution image reconstruction apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of a high-resolution image reconstruction method using the high-resolution image reconstruction apparatus shown in FIG.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 이미지 복원 장치(100)는 고해상도 이미지 복원 장치(100), 제2 이미지 생성부(120) 및 최종 복원 이미지 생성부(130)를 포함한다.1 and 2, a high-resolution
먼저, 고해상도 이미지 복원 장치(100)는 동일한 대상 객체에 대한 복수의 제1 이미지 중 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치 범위에 해당하는 하나의 기준 이미지 및 적어도 하나의 후보 이미지를 결정한다(S210). 여기서, 복수의 제1 이미지는 동일한 대상 객체에 대한 저해상도 이미지이며, 제1 이미지의 개수는 사용자 설정에 따라 달리 설정될 수 있다. 또한, 기준 이미지 및 후보 이미지는 복수의 제1 이미지를 하나의 고해상도 이미지로 등록(registration)시키는데 사용되는 이미지를 의미한다. 기준 이미지와 후보 이미지를 이용하여 하나의 고해상도 이미지로 복원시키기 때문에 기준 이미지 및 후보 이미지를 결정하는 것이 중요하다.First, the high resolution
또한, 고해상도 이미지 복원 장치(100)는 제1 이미지 중 다음의 수학식 1을 만족하는 후보 이미지 중 가장 많은 후보 이미지를 갖도록 하는 이미지를 기준 이미지로 설정할 수 있다.In addition, the high resolution
수학식 1에서, TH는 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치, F'k(u)는 제1 이미지의 서브 픽셀값, Fl(u)는 기준 이미지의 서브 픽셀값을 나타낸다. 여기서 임계치는 사용자 설정에 의해 고해상도 이미지의 등록 조건을 만족하는 값으로 설정될 수 있으며, 제1 이미지 중 이러한 조건을 만족하는 후보 이미지 중 수학식 1과 같은 조건 적용시 가장 많은 후보 이미지를 갖도록 하는 이미지를 기준 이미지로 설정하게 된다.In Equation (1), TH represents a threshold for a predetermined sub-pixel value, F ' k (u) represents a sub-pixel value of the first image, and F l (u) represents a sub-pixel value of the reference image. Here, the threshold value may be set to a value satisfying the registration condition of the high-resolution image according to the user setting. Of the candidate images satisfying these conditions among the first images, an image As a reference image.
다음으로, 제2 이미지 생성부(120)는 기준 이미지와 적어도 하나의 후보 이미지 간에 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차(sub-pixel displacement)를 이용하여 기준 이미지 및 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지는 제2 이미지를 생성한다(S220). 여기서, 제2 이미지는 제1 이미지의 고해상도 중간 복원 이미지를 의미한다. 제2 이미지 생성부(120)는 기준 이미지와 후보 이미지 간의 서브 픽셀 변위차를 이용하여 움직임을 추정하며, 이 경우 각각의 기준 이미지 및 후보 이미지는 서브 픽셀 정보를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 기준 이미지와 후보 이미지 간의 움직임 추정은 예를 들어 블록 단위로 움직임을 추정할 수 있다.Next, the second
또한, 제2 이미지 생성부(120)는 기준 이미지와 후보 이미지 각각을 푸리에 변환(Fourier Transform)하여 위상(phase) 및 상관도(correlation)를 비교하여 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정할 수 있다. 이는 주파수 영역이나 공간 영역에서 움직임 추정을 하는 경우, 단순히 수평 및 수직 성분에 대한 변위만을 고려하거나, 회전 성분만을 고려하는 경우와 달리 평면에 대한 움직임을 추정할 수 있다.The
또한, 제2 이미지 생성부(120)는 다음의 수학식 2를 푸리에 변환하여 서브 픽셀 변위차를 추정할 수 있다.Also, the
수학식 2에서, x1은 수평 성분의 서브 픽셀값, x2는 수직 성분의 서브 픽셀값, R은 회전 성분의 서브 픽셀값을 나타낸다. 수학식 2에 대한 푸리에 변환은 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.In Equation (2), x1 is a sub-pixel value of a horizontal component, x2 is a sub-pixel value of a vertical component, and R is a sub-pixel value of a rotation component. The Fourier transform for Equation (2) can be expressed as Equation (3) below.
또한, 수학시 3에 대한 절대값은 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.In addition, the absolute value for the
예를 들어, 수학식 4를 이용하는 경우, 회전 성분의 움직임을 추정하기 위하여 후보 이미지를 기 설정된 각도만큼 회전시킨 다음, 이를 푸리에 변환한 것과 원본 이미지와의 위상(phase) 및 상관도(correlation) 값을 비교하면 회전 움직임에 대한 값을 연산할 수 있다. For example, in the case of using Equation (4), in order to estimate the motion of the rotation component, the candidate image is rotated by a predetermined angle, and then a phase of the original image and a correlation value The value for the rotational motion can be calculated.
다음으로, 최종 복원 이미지 생성부(130)는 제2 이미지의 샘플링 정보를 보정하여 최종 복원 이미지를 생성한다(S230). 여기서, 최종 복원 이미지는 제1 이미지의 고해상도 최종 복원 이미지를 의미한다. 또한, 최종 복원 이미지 생성부(130)는 제2 이미지에 대하여 1차 반복 배경 투사(1st iterative back projection), 디블러링(deblurring) 및 앤티앨리어싱(antialiasing) 중 적어도 하나의 방식을 적용하여 보정할 수 있다.Next, the final reconstruction
제2 이미지 생성부(120)에서 생성된 제2 이미지는 저해상도 이미지인 복수의 제1 이미지 중 기준 이미지와 하나 이상의 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지게 된다. 이 경우, 고해상도 이미지의 좌표에 정확하게 위치하는 것은 어렵다. 즉, 하나의 고해상도 이미지는 단일 표본화 주파수로 구성되어야 하는데 제1 이미지를 등록 처리한 제2 이미지는 일정하지 않은 표본화 주파수를 갖거나, 다수의 표본화 주파수를 가지게 된다. 따라서, 최종 복원 이미지 생성부(130)는 제2 이미지에 다수의 표본화 주파수(multi sampling frequency)가 포함되는 경우 등 표본화 이론을 위배한 앨리어싱(aliasing)이 발생하면, 이를 보정한 이미지를 생성한다.
The second image generated by the second
도 3은 도 2에 따른 고해상도 이미지 복원 방법 중 복수의 저해상도 이미지의 픽셀 정보를 이용하여 고해상도 이미지의 좌표로 결정하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 3 is an exemplary diagram for explaining determination of coordinates of a high-resolution image using pixel information of a plurality of low-resolution images in the high-resolution image restoration method according to FIG.
도 3을 참조하면, 제1 이미지(310)에는 기준 이미지(311)와 복수의 후보 이미지(312)를 포함한다. 이 경우, 각각의 기준 이미지(311) 및 복수의 후보 이미지(312)는 서브 픽셀 정보를 포함하고 있다. 제1 이미지(310)에 대해 수직, 수평 성분에 대해 2배의 해상도를 증가시키는 경우에는 총 4개의 저해상도 이미지가 필요하다. 이 경우, 하나의 기준 이미지(311)와 세 개의 후보 이미지(312)의 픽셀 정보를 결합하여 하나의 제2 이미지(320)를 생성할 수 있다. 제1 이미지(310)보다 고해상도 이미지인 제2 이미지(320)는 제1 이미지(310)에 비해 수직, 수평으로 2배 만큼 증가하였으므로, 증가된 픽셀 좌표 상에 하나의 기준 이미지(311) 및 세 개의 후보 이미지(312)의 픽셀 정보가 위치하게 된다.
Referring to FIG. 3, the
도 4는 도 2에 따른 고해상도 이미지 복원 방법 중 저해상도 이미지의 회전 성분을 파악하기 위한 그래프를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 4 is a diagram for explaining a graph for identifying a rotation component of a low-resolution image in the high-resolution image reconstruction method according to FIG.
도 4를 참조하면, 원본 이미지와 이에 대해 25°만큼 회전된 이미지에 대한 푸리에 변환한 그래프를 나타낸다. (a)는 원본 이미지와 회전된 이미지를 각각 푸리에 변환한 경우에 원본 이미지와 회전된 이미지 간의 위상 차이를 나타낸다. 이러한 위상 차이를 통해 회전된 이미지의 회전 정보를 획득할 수 있다. (a) 그래프에서는 원본 이미지와 회전된 이미지 간의 위상 차이가 25°이므로, 회전된 이미지가 원본 이미지에 대하여 25°만큼 회전되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, there is shown a Fourier transformed graph of an original image and an image rotated by 25 degrees thereto. (a) shows the phase difference between the original image and the rotated image when the original image and the rotated image are Fourier-transformed, respectively. The rotation information of the rotated image can be obtained through the phase difference. (a) In the graph, since the phase difference between the original image and the rotated image is 25 °, it can be seen that the rotated image is rotated by 25 ° with respect to the original image.
한편, (b)는 원본 이미지와 회전된 이미지를 각각 푸리에 변환한 경우에 원본 이미지와 회전된 이미지 간의 상관도를 나타낸다. (b) 그래프에서는 25°에서의 상관도가 가장 높게 나타남을 알 수 있다. 따라서, 회전된 이미지는 원본 이미지를 25°회전한 이미지임을 알 수 있다.
(B) shows the degree of correlation between the original image and the rotated image when the original image and the rotated image are Fourier-transformed, respectively. (b) graph shows the highest correlation at 25 °. Therefore, it can be seen that the rotated image is an image rotated by 25 degrees from the original image.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 저해상도 이미지 간에 수직, 수평 및 회전 성분의 움직임을 추정함으로써 보다 정확한 고해상도 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 복수의 저해상도 이미지 간에 회전 성분의 움직임을 추정하기 위해 푸리에 변환을 이용함으로써 데이터의 신뢰도를 증가시킬 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, more precise high-resolution images can be obtained by estimating the motion of the vertical, horizontal, and rotational components between a plurality of low-resolution images. In addition, the reliability of the data can be increased by using the Fourier transform to estimate the motion of the rotation component between the plurality of low-resolution images.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, Therefore, the present invention should be construed as a description of the claims which are intended to cover obvious variations that can be derived from the described embodiments.
100 : 고해상도 이미지 복원 장치
110 : 결정부
120 : 제2 이미지 생성부
130 : 최종 복원 이미지 생성부
310 : 제1 이미지
311 : 기준 이미지
312 : 후보 이미지
320 : 제2 이미지100: High resolution image restoration device
110:
120: second image generating unit
130: Final reconstruction image generation unit
310: 1st image
311: Reference image
312: Candidate image
320: 2nd image
Claims (12)
상기 기준 이미지와 상기 적어도 하나의 후보 이미지 간에 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하고, 상기 추정된 서브 픽셀 변위차를 이용하여 상기 기준 이미지 및 상기 적어도 하나의 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지는 제2 이미지를 생성하는 제2 이미지 생성부; 및
상기 제2 이미지의 샘플링 정보를 보정하여 최종 복원 이미지를 생성하는 최종 복원 이미지 생성부를 포함하며,
상기 제2 이미지 생성부는,
상기 기준 이미지와 상기 후보 이미지 각각을 푸리에 변환하여 위상 및 상관도를 비교하여 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하며,
상기 서브 픽셀 변위차는 다음의 수학식을 푸리에 변환하여 추정하는 고해상도 이미지 복원 장치:
여기서, x1은 수평 성분의 서브 픽셀값, x2는 수직 성분의 서브 픽셀값, R은 회전 성분의 서브 픽셀값을 나타낸다.A determination unit that determines one reference image and at least one candidate image included in a threshold range for a predetermined sub-pixel value among a plurality of first images for the same target object;
Vertical and rotational components between the reference image and the at least one candidate image, and using the estimated sub-pixel displacement difference to calculate pixel information of the reference image and the at least one candidate image A second image generating unit for generating a second image having a pixel coordinate formed by the second image generating unit; And
And a final reconstruction image generation unit for generating a final reconstruction image by correcting the sampling information of the second image,
Wherein the second image generator comprises:
A sub-pixel displacement difference between horizontal, vertical, and rotational components is estimated by performing Fourier transform on each of the reference image and the candidate image,
Wherein the sub-pixel displacement difference is estimated by Fourier transforming the following equation:
Here, x1 is a sub-pixel value of a horizontal component, x2 is a sub-pixel value of a vertical component, and R is a sub-pixel value of a rotation component.
상기 제2 이미지는 상기 제1 이미지보다 해상도가 높은 이미지인 고해상도 이미지 복원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the second image is an image having a higher resolution than the first image.
상기 기준 이미지는 상기 제1 이미지 중 다음의 수학식을 만족하는 후보 이미지 중 가장 많은 후보 이미지를 가지는 이미지로 설정하는 고해상도 이미지 복원 장치:
여기서, TH는 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치, F'k(u)는 상기 제1 이미지의 서브 픽셀값, Fl(u)는 상기 기준 이미지의 서브 픽셀값를 나타낸다.The method according to claim 1,
Wherein the reference image is set as an image having the largest number of candidate images among the candidate images satisfying the following equations among the first images:
Here, TH is a threshold for a predetermined sub-pixel value, F ' k (u) is a sub-pixel value of the first image, and F l (u) is a sub-pixel value of the reference image.
상기 최종 복원 이미지 생성부는,
상기 제2 이미지에 대하여 1차 반복 배경 투사(1st iterative back projection), 디블러링(deblurring) 및 앤티앨리어싱(antialiasing) 중 적어도 하나의 방식을 적용하여 보정하는 고해상도 이미지 복원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the final restored image generation unit comprises:
And correcting the second image by applying at least one of a first iterative back projection, a deblurring, and an anti-aliasing to the second image.
동일한 대상 객체에 대한 복수의 제1 이미지 중 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치 범위에 포함되는 하나의 기준 이미지 및 적어도 하나의 후보 이미지를 결정하는 단계;
상기 기준 이미지와 상기 적어도 하나의 후보 이미지 간에 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하고, 상기 추정된 서브 픽셀 변위차를 이용하여 상기 기준 이미지 및 상기 적어도 하나의 후보 이미지의 픽셀 정보로 구성된 픽셀 좌표를 가지는 제2 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 제2 이미지의 샘플링 정보를 보정하여 최종 복원 이미지를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 제2 이미지를 생성하는 단계는,
상기 기준 이미지와 상기 후보 이미지 각각을 푸리에 변환하여 위상 및 상관도를 비교하여 수평, 수직 및 회전 성분에 대한 서브 픽셀 변위차를 추정하며,
상기 서브 픽셀 변위차는 다음의 수학식을 푸리에 변환하여 추정하는 고해상도 이미지 복원 방법:
여기서, x1은 수평 성분의 서브 픽셀값, x2는 수직 성분의 서브 픽셀값, R은 회전 성분의 서브 픽셀값을 나타낸다.A high-resolution image restoration method using an image restoration device,
Determining one reference image and at least one candidate image included in a threshold range for a predetermined sub-pixel value of a plurality of first images for the same target object;
Vertical and rotational components between the reference image and the at least one candidate image, and using the estimated sub-pixel displacement difference to calculate pixel information of the reference image and the at least one candidate image Generating a second image having pixel coordinates comprised of < RTI ID = 0.0 > a < / RTI > And
And correcting the sampling information of the second image to generate a final restored image,
Wherein the generating the second image comprises:
A sub-pixel displacement difference between horizontal, vertical, and rotational components is estimated by performing Fourier transform on each of the reference image and the candidate image,
Wherein the subpixel displacement difference is estimated by Fourier transforming the following equation:
Here, x1 is a sub-pixel value of a horizontal component, x2 is a sub-pixel value of a vertical component, and R is a sub-pixel value of a rotation component.
상기 제2 이미지는 상기 제1 이미지보다 해상도가 높은 이미지인 고해상도 이미지 복원 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the second image is a higher resolution image than the first image.
상기 기준 이미지는 상기 제1 이미지 중 다음의 수학식을 만족하는 후보 이미지 중 가장 많은 후보 이미지를 가지는 이미지로 설정하는 고해상도 이미지 복원 방법:
여기서, TH는 기 설정된 서브 픽셀값에 대한 임계치, F'k(u)는 상기 제1 이미지의 서브 픽셀값, Fl(u)는 상기 기준 이미지의 서브 픽셀값를 나타낸다.8. The method of claim 7,
Wherein the reference image is set as an image having the largest number of candidate images among the candidate images satisfying the following equations among the first images:
Here, TH is a threshold for a predetermined sub-pixel value, F ' k (u) is a sub-pixel value of the first image, and F l (u) is a sub-pixel value of the reference image.
상기 최종 복원 이미지를 생성하는 단계는,
상기 제2 이미지에 대하여 1차 반복 배경 투사(1st iterative back projection), 디블러링(deblurring) 및 앤티앨리어싱(antialiasing) 중 적어도 하나의 방식을 적용하여 보정하는 고해상도 이미지 복원 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the generating the final reconstructed image comprises:
Wherein at least one of a first iterative back projection, a deblurring, and an anti-aliasing is applied to the second image to correct the second image.
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JP2006350562A (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Image processor and image processing program |
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