JP2000057339A - Image processing method and apparatus - Google Patents
Image processing method and apparatusInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、画像復元を行う上で必要な劣化関数
を構成する劣化パラメータが不明である場合でも、劣化
パラメータをシフトさせながら画像復元を行い、各復元
画像の画像復元度が最良の劣化パラメータを導出するこ
とによって、高度なアルゴリズムを必要としない画像復
元が可能となる。
【解決手段】まず反復演算用の画像を生成し(ステップ
2−1)劣化関数を構成する劣化パラメータを変化させ
ながら劣化画像を復元し(ステップ2−2〜2−4)、
もっとも良好な画像復元度を得た劣化パラメータを選択
して劣化関数を導出し(ステップ2−5)、その劣化関
数により復元画像を生成する(ステップ2−6)。
(57) [Summary] The present invention performs image restoration while shifting a deterioration parameter, even if a deterioration parameter constituting a deterioration function necessary for image restoration is unknown, and performs restoration of each restored image. By deriving the degradation parameter having the best image restoration degree, image restoration that does not require an advanced algorithm can be performed. An image for an iterative operation is first generated (step 2-1), and a deteriorated image is restored while changing deterioration parameters constituting a deterioration function (steps 2-2 to 2-4).
A deterioration function is derived by selecting a deterioration parameter having the best image restoration degree (step 2-5), and a restored image is generated by the deterioration function (step 2-6).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等の撮影装
置によって撮影された、ブレ劣化やボケ劣化を伴う画像
を、原画像に近い画像に復元する画像処理方法及び装置
に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image processing method and apparatus for restoring an image accompanied by blurring or blurring deterioration, which is photographed by a photographing device such as a camera, to an image close to an original image.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、劣化画像(ブレ画像、ボケ画像
等)を復元する手法として、ウィーナフィルタ、一般逆
フィルタ、射影フィルタ等数多くある。これらの手法を
適用する際には、まず劣化関数を決定する必要がある。
この劣化関数は、撮影条件等の物理的要因から解析的に
求めたり、撮像装置に設けられた測定装置(加速度セン
サ等)の出力から推定する方法が最も理想的である。2. Description of the Related Art Conventionally, there are many methods for restoring a deteriorated image (blurred image, blurred image, etc.) such as a Wiener filter, a general inverse filter, and a projection filter. When applying these methods, it is necessary to first determine a deterioration function.
It is most ideal that the deterioration function is analytically obtained from physical factors such as photographing conditions or is estimated from the output of a measuring device (such as an acceleration sensor) provided in the imaging device.
【0003】以下に、その劣化関数について説明する。Hereinafter, the deterioration function will be described.
【0004】f(x,y)を理想画像、g(x,y)を
劣化した画像としたとき、When f (x, y) is an ideal image and g (x, y) is a deteriorated image,
【0005】[0005]
【数1】 (Equation 1)
【0006】の関係があると仮定する。ここで、h
(x,y,x’,y’)は劣化関数、v(x,y)は出
力画像におけるランダム雑音を表す。It is assumed that the following relationship exists. Where h
(X, y, x ′, y ′) represents a deterioration function, and v (x, y) represents random noise in an output image.
【0007】平行移動を除いて、点の劣化した像がその
点の位置に依存しないならば、点ひろがり関数(PSF:Poi
nt Spread Function)は、h(x−x’,y−y’)の
形となり、式(1)は、[0007] Except for translation, if the degraded image of a point does not depend on the position of that point, the point spread function (PSF: Poi
nt Spread Function) is of the form h (xx ′, yy ′), and equation (1) is
【0008】[0008]
【数2】 (Equation 2)
【0009】となる。雑音が無いとき、式(2)の両辺
のフーリエ変換を行い、畳み込み定理より、## EQU1 ## When there is no noise, Fourier transform is performed on both sides of equation (2), and from the convolution theorem,
【0010】[0010]
【数3】 (Equation 3)
【0011】となる。G(u,v),H(u,v),F
(u,v)はそれぞれg(x,y),f(x,y),h
(x,y)のフーリエ変換を表す。ここでH(u,v)
は、理想画像f(x,y)を劣化した画像g(x,y)
に変換するシステムの伝達関数である。## EQU1 ## G (u, v), H (u, v), F
(U, v) are g (x, y), f (x, y), h
Represents the Fourier transform of (x, y). Where H (u, v)
Is an image g (x, y) degraded from the ideal image f (x, y)
Is the transfer function of the system that converts it to
【0012】一例として、カメラと風景との相対的な運
動による劣化(いわゆるブレ画像)の劣化モデルについ
て以下に説明する。As an example, a deterioration model of deterioration (so-called blurred image) due to relative movement between a camera and a landscape will be described below.
【0013】運動を除いて画像は時間的に不変であると
仮定する。もし、相対運動が平面内における記録用フィ
ルムの運動によるものと近似的に等しいならば、フィル
ム上の点における露光量の総計は、瞬時的な露光量をシ
ャッタが開いている時間だけ積分することによって求め
られる。ここで、シャッタの開閉に要する時間は無視で
きると仮定する。α(t),β(t)をそれぞれ変位の
x,y方向の成分であるとすると、Assume that the images are temporally invariant except for motion. If the relative motion is approximately equal to the motion of the recording film in the plane, the sum of the exposures at points on the film should integrate the instantaneous exposure over the time the shutter is open. Required by Here, it is assumed that the time required for opening and closing the shutter is negligible. If α (t) and β (t) are the components of the displacement in the x and y directions, respectively,
【0014】[0014]
【数4】 (Equation 4)
【0015】となる。ここでTは露光時間で、便宜的に
−T/2からT/2までであるとした。## EQU1 ## Here, T is the exposure time, which is conveniently between -T / 2 and T / 2.
【0016】式(4)の両辺をフーリエ変換すると、When both sides of equation (4) are Fourier transformed,
【0017】[0017]
【数5】 (Equation 5)
【0018】となる。この式から、劣化は式(3)また
はこれに等しい式(2)でモデル化されることがわか
る。この劣化の伝達関数H(u,v)は次式で与えられ
る。## EQU1 ## From this equation, it can be seen that the degradation is modeled by equation (3) or equation (2) equivalent thereto. The transfer function H (u, v) of this deterioration is given by the following equation.
【0019】[0019]
【数6】 (Equation 6)
【0020】すると、X軸に対して、角度θ、一定の速
度Vで時間Tだけブレた場合の点応答関数は、Then, a point response function in the case where the camera shakes for a time T at an angle θ and a constant speed V with respect to the X axis is as follows:
【0021】[0021]
【数7】 (Equation 7)
【0022】で与えられる。ここで、Is given by here,
【0023】[0023]
【数8】 (Equation 8)
【0024】で、u0,v0は画像の中心座標である。な
お、ωが微少な時はH(u,v)=Tと近似する。Here, u0 and v0 are the center coordinates of the image. Note that when ω is very small, H (u, v) = T is approximated.
【0025】同様に、ボケ劣化モデルについても関数に
よって表すことができる。例えば、ボケ現象を正規分布
法則(ガウシアン)に沿うとした場合、中心画素からの
距離をr、正規分布法則の任意のパラメータをδ2とす
ると、劣化関数は、Similarly, the blur deterioration model can be represented by a function. For example, assuming that the blur phenomenon is along the normal distribution law (Gaussian), if the distance from the center pixel is r and any parameter of the normal distribution law is δ2, the deterioration function becomes
【0026】[0026]
【数9】 (Equation 9)
【0027】で表される関数となる。The function is represented by
【0028】このように、劣化モデルに合わせて劣化関
数が表されるが、最終的にこの劣化関数を用いて画像復
元を行うには、ブレ方向、ブレ量といった劣化パラメー
タの指定が必要である。そして、これらのパラメータは
撮像装置に設けられた測定装置等から得られる場合もあ
る。また、劣化画像のみからでも、画像特徴量(自己相
関関数等)から劣化状態を推定し劣化パラメータを求め
る手法も数多く研究されている。上述の点ひろがり関数
以外にも、線ひろがり関数、縁部ひろがり関数等を推定
する手法がある。例えば、縁部ひろがり関数は、原画像
中に鋭い縁部があれば、その縁部を微分して線ひろがり
関数を求め、画像再構成手法を用いて劣化関数を決定す
る方法が知られている。As described above, the deterioration function is expressed in accordance with the deterioration model. In order to finally perform image restoration using this deterioration function, it is necessary to specify deterioration parameters such as a blur direction and a blur amount. . These parameters may be obtained from a measurement device or the like provided in the imaging device. Also, many techniques have been studied for estimating a deterioration state from image feature amounts (such as an autocorrelation function) and obtaining a deterioration parameter only from a deteriorated image. In addition to the above point spread function, there is a method of estimating a line spread function, an edge spread function, and the like. For example, a method is known in which, if there is a sharp edge in an original image, an edge spread function is used to differentiate the edge to obtain a line spread function, and determine a deterioration function using an image reconstruction technique. .
【0029】[0029]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウィー
ナフィルタ等の画像復元アルゴリズムを用いて画像の復
元を行う場合、パラメータに数%の誤差が含まれるだけ
で、復元画像には非常に大きな雑音が重畳される。例え
ば、劣化画像の画像特徴量(自己相関関数等)から劣化
状態を推定して劣化パラメータを求める手法の場合、大
概パラメータに大きな誤差を含むため復元効果は薄い。
カメラ等の撮像装置に設けられた測定装置(加速度セン
サ等)を用いる場合でも、誤差を数%以内とするのは技
術的に非常に困難であるため、パラメータ誤差の問題は
無視できない。However, when an image is restored using an image restoration algorithm such as a Wiener filter, a very large noise is superimposed on the restored image because only a few percent error is included in the parameters. Is done. For example, in the case of a method of estimating a deterioration state from an image feature amount (such as an autocorrelation function) of a deteriorated image to obtain a deterioration parameter, the restoration effect is weak because the parameter generally includes a large error.
Even when a measurement device (acceleration sensor or the like) provided in an imaging device such as a camera is used, it is technically very difficult to keep the error within several percent, so that the problem of parameter error cannot be ignored.
【0030】また、縁部ひろがり関数を適用する場合、
原画像が劣化しているため縁部を抽出することが困難で
あるという問題があった。本出願人は、劣化画像中から
縁部を含む小領域を指定し、該小領域内を劣化関数のパ
ラメータを変化させながら画像復元を行うとともに、前
記パラメータに対応する画像復元度を求め、画像復元度
が最良となるパラメータを用いて画像全体の画像復元を
行う手法を提案している(特願平5−287564)。
しかし、この提案は縁部ひろがり関数の推定に関しての
みであり、点ひろがり関数の推定には適用できない。ま
た、原画像中の縁部は周波数的には高周波成分に当た
り、各種フィルタを用いて画像復元を行う際には、最も
大きな雑音を重畳する領域である。すなわち、画像復元
度が最良のパラメータを求めたとしても、雑音により精
度が悪い可能性が高い。さらに、復元操作の度に原画像
中の縁部を含む小領域を指定するのは煩わしいという問
題もある。When the edge spread function is applied,
There is a problem that it is difficult to extract an edge portion because the original image is deteriorated. The present applicant specifies a small area including an edge from the deteriorated image, performs image restoration while changing the parameters of the deterioration function in the small area, obtains an image restoration degree corresponding to the parameter, and obtains an image. Japanese Patent Application No. 5-287564 proposes a technique for performing image restoration of an entire image by using a parameter having the best restoration degree.
However, this proposal is only for the estimation of the edge spreading function and cannot be applied to the estimation of the point spreading function. The edge in the original image corresponds to a high-frequency component in frequency, and is an area on which the largest noise is superimposed when performing image restoration using various filters. That is, even if a parameter having the best image restoration degree is obtained, there is a high possibility that accuracy is poor due to noise. Further, there is a problem that it is troublesome to specify a small area including an edge in the original image every time the restoration operation is performed.
【0031】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、劣化パラメータを伴う様々な劣化関数を用いて画像
復元を行う際に、劣化パラメータの推定値が全く無い場
合や、解析的な推定又は撮像装置に設けられた測定装置
の出力により得られた劣化パラメータに誤差が含まれる
場合でも、演算負荷を抑えながら高精度に画像復元を行
う画像処理方法及び装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional example, and when performing image restoration using various deterioration functions accompanied by deterioration parameters, when there is no estimated value of the deterioration parameter or when an analytical estimation is performed. Alternatively, it is an object of the present invention to provide an image processing method and apparatus for performing high-accuracy image restoration while suppressing a calculation load even when an error is included in a deterioration parameter obtained by an output of a measurement device provided in an imaging device. .
【0032】[0032]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、劣化
関数を用いて、劣化画像から原画像に近い復元画像を復
元する画像処理方法であって、劣化関数を構成する劣化
パラメータを変化させながら劣化画像を復元し、復元さ
れた画像の画像復元度を求め、該画像復元度を基に劣化
パラメータを選択して劣化関数を導出し、該劣化関数に
より復元画像を生成する。In order to achieve the above object, the present invention has the following arrangement. That is, an image processing method for restoring a restored image close to the original image from a deteriorated image using a deterioration function, wherein the restored image is restored while changing deterioration parameters constituting the deterioration function, and the image of the restored image is restored. A restoration degree is obtained, a deterioration parameter is selected based on the image restoration degree, a deterioration function is derived, and a restored image is generated using the deterioration function.
【0033】あるいは、劣化関数を用いて、劣化画像か
ら原画像に近い復元画像を復元する画像処理装置であっ
て、劣化関数を構成する劣化パラメータを変化させなが
ら劣化画像を復元し、復元された画像の画像復元度を求
め、該画像復元度を基に劣化パラメータを選択して劣化
関数を導出し、該劣化関数により復元画像を生成する。Alternatively, there is provided an image processing apparatus for restoring a restored image close to the original image from a deteriorated image using the deterioration function, wherein the deteriorated image is restored while changing the deterioration parameters constituting the deterioration function. An image restoration degree of the image is obtained, a deterioration parameter is selected based on the image restoration degree, a deterioration function is derived, and a restored image is generated using the deterioration function.
【0034】あるいは、コンピュータにより、劣化関数
を構成する劣化パラメータを変化させながら劣化画像を
復元させ、復元された画像の画像復元度を求めさせ、該
画像復元度を基に劣化パラメータを選択して劣化関数を
導出させ、該劣化関数により復元画像を生成させるため
のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ可読
記憶媒体。Alternatively, the degraded image is restored by a computer while changing the degradation parameters constituting the degradation function, the degree of image restoration of the restored image is obtained, and the degradation parameter is selected based on the degree of image restoration. A computer-readable storage medium storing a computer program for deriving a deterioration function and generating a restored image using the deterioration function.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]本発明を図
に基づいて詳細に説明する。図1は実施例のブロック回
路構成図である。図1において、フィルムスキャナやデ
ジタルカメラ等の画像入力装置1はコンピュータ2に接
続され、画像入力装置1によりコンピュータ2に画像デ
ータが入力される。このコンピュータ2にはキーボード
等の入力デバイス3、ディスプレイ等の画像表示装置
4、磁気ディスク等の画像保存装置5が接続されてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] The present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block circuit configuration diagram of the embodiment. In FIG. 1, an image input device 1 such as a film scanner or a digital camera is connected to a computer 2, and image data is input to the computer 2 by the image input device 1. An input device 3 such as a keyboard, an image display device 4 such as a display, and an image storage device 5 such as a magnetic disk are connected to the computer 2.
【0036】画像入力装置1からコンピュータ2内に読
み込まれた画像は入力デバイス3からの指示により図2
のフローチャートに示すような処理が施され、画像表示
装置4に表示される。また、処理を施された画像は必要
に応じて画像保存装置5に保存される。The image read into the computer 2 from the image input device 1 is transmitted by an instruction from the input device 3 as shown in FIG.
Are performed and displayed on the image display device 4. The processed image is stored in the image storage device 5 as needed.
【0037】次に、図2のフローチャートについて説明
する。Next, the flowchart of FIG. 2 will be described.
【0038】まずステップ2−1では、後のステップ2
−2〜2−4において反復的に行われる画像修正演算の
ための画像(これを反復演算用画像と呼ぶ)を生成す
る。本ステップにおける反復演算用画像は、単純に入力
劣化画像自体を用いてもよいし、以下に述べる最良な劣
化パラメータの導出に有利な画像や演算負荷を抑えるよ
うな画像を生成してもよい。First, in step 2-1, the subsequent step 2
An image for an iterative image correction operation (referred to as an iterative operation image) is generated in 2-2 to 2-4. As the iterative calculation image in this step, the input deterioration image itself may be simply used, or an image advantageous for deriving the best deterioration parameter described below or an image which suppresses the calculation load may be generated.
【0039】p1,p2,…,pkで表されるk個の劣化
パラメータより導出される劣化関数をH(p1,p2,
…,pk)とすると、ステップ2−2では、ステップ2
−1で生成した反復演算用画像に対してこの劣化関数H
(p1,p2,…,pk)を用いて画像復元を行う。例え
ば、ブレ画像については、前述の式(7),(8)にお
けるブレ角度θ、ブレ角度V、露光時間T、ボケ画像に
ついては、式(9)におけるrやδ2を代入して得られ
る劣化関数を基に、ウィーナーフィルタ等の画像復元ア
ルゴリズムを用いて復元画像を生成する。The degradation function derived from the k degradation parameters represented by p1, p2,..., Pk is H (p1, p2,
.., Pk), in step 2-2, step 2
-1 for the iterative operation image generated in -1
Image restoration is performed using (p1, p2,..., Pk). For example, for the blurred image, the blurring angle θ, the blurring angle V, the exposure time T in the above-described equations (7) and (8), and for the blurred image, the degradation obtained by substituting r and δ2 in the equation (9). Based on the function, a restored image is generated using an image restoration algorithm such as a Wiener filter.
【0040】次にステップ2−3では、前ステップで得
られた復元画像から画像復元度を演算する。画像復元度
を示す指標として、復元画像の周波数特性に着目し、最
も一般的なフーリエ変換のパワースペクトラム(強度分
布)を用いる場合について説明する。一般に劣化画像
(ブレ画像やボケ画像等)では、輝度変化の鋭いエッジ
部(高周波成分)が劣化によりなだらかな輝度変化(低
周波成分)となる。この低周波に落ちた成分を画像復元
アルゴリズムによって高周波に持ち上げるため、周波数
分布上、復元画像の高周波成分の強度が大きいほど画像
復元度が高いと考えられる。ここで、復元画像g(x,
y)のフーリエ変換画像の実部をR(x,y)、虚部を
I(x,y)とすると、パワースペクトラムP(x,
y)は、Next, in step 2-3, an image restoration degree is calculated from the restored image obtained in the previous step. Focusing on the frequency characteristic of the restored image as an index indicating the degree of image restoration, a case where the power spectrum (intensity distribution) of the most general Fourier transform is used will be described. Generally, in a deteriorated image (blurred image, blurred image, or the like), an edge portion (high-frequency component) having a sharp luminance change becomes a gentle luminance change (low-frequency component) due to deterioration. Since the component dropped to the low frequency is raised to the high frequency by the image restoration algorithm, it is considered that the higher the intensity of the high frequency component of the restored image is, the higher the image restoration degree is on the frequency distribution. Here, the restored image g (x,
Assuming that the real part of the Fourier transform image of y) is R (x, y) and the imaginary part is I (x, y), the power spectrum P (x,
y) is
【0041】[0041]
【数10】 (Equation 10)
【0042】で表される。ここで、画像P(x,y)の
中心座標を(x0,y0)とし、中心座標から距離rの画
素の輝度値をP(r)と表すと、周波数分布における重
心Cは、Is represented by Here, assuming that the center coordinates of the image P (x, y) are (x0, y0) and the luminance value of a pixel at a distance r from the center coordinates is P (r), the center of gravity C in the frequency distribution is
【0043】[0043]
【数11】 [Equation 11]
【0044】で表される。計算される重心Cが大きいほ
ど、周波数分布上高周波に重心があることを示す。Is represented by The larger the calculated center of gravity C, the greater the center of gravity in the frequency distribution.
【0045】さらに、上式(11)ではパワースペクト
ラムP(x,y)の全周波数領域における重心を求めて
いるが、場合によっては、特定の周波数帯域内の重心を
求める方が効率的な場合もある。例えば、ウィーナーフ
ィルタ等のデコンボリューションによる画像復元アルゴ
リズムにおいては、パラメータ誤差等による雑音は復元
画像の高周波に現れることが知られている。この場合、
雑音成分の多い高周波を除き、ある特定周波数範囲内の
重心を求めてこれを画像復元度の指標とした方が良い。
ここで、周波数分布上の重心を求める範囲をa≦r≦b
とした場合、式(11)は、Further, in the above equation (11), the center of gravity of the power spectrum P (x, y) in all frequency regions is obtained. In some cases, it is more efficient to obtain the center of gravity in a specific frequency band. There is also. For example, in an image restoration algorithm by deconvolution such as a Wiener filter, it is known that noise due to a parameter error or the like appears at a high frequency of the restored image. in this case,
It is better to obtain the center of gravity within a certain specific frequency range except for high frequencies having many noise components and use this as an index of the degree of image restoration.
Here, the range for obtaining the center of gravity on the frequency distribution is a ≦ r ≦ b
Equation (11) gives:
【0046】[0046]
【数12】 (Equation 12)
【0047】となり、特定周波数範囲内の重心C’が大
きいほど、画像復元度が高いと判断する。Thus, it is determined that the larger the center of gravity C 'within the specific frequency range, the higher the degree of image restoration.
【0048】次に、ステップ2−4で劣化パラメータを
シフトさせながら、上述のステップ2−2〜2−4の操
作をあらゆる劣化パラメータで繰り返し行う。劣化パラ
メータのシフト方法としては、最初に大きなステップ幅
で概算値を得、その周辺で更に細かいステップ幅で計算
する方法がある。また、シフトのステップ幅を操作者が
指定可能とすることもできる。ステップ2−5において
ステップ2−2〜2−4の操作で得られた結果から、画
像復元度が最良な劣化パラメータを導出する。最後にス
テップ2−6において、ステップ2−5で求めた劣化パ
ラメータによる劣化関数及びウィーナーフィルタ等の画
像復元アルゴリズムを用いて、入力劣化画像の復元画像
を生成する。Next, while shifting the deterioration parameters in step 2-4, the above-described operations in steps 2-2 to 2-4 are repeatedly performed with all the deterioration parameters. As a method of shifting the deterioration parameter, there is a method of first obtaining an approximate value with a large step width, and calculating with a smaller step width around the approximate value. Further, the shift step width can be specified by the operator. In step 2-5, a deterioration parameter with the best image restoration degree is derived from the result obtained by the operations in steps 2-2 to 2-4. Finally, in step 2-6, a restored image of the input deteriorated image is generated using a deterioration function based on the deterioration parameter obtained in step 2-5 and an image restoration algorithm such as a Wiener filter.
【0049】なお、劣化パラメータが複数ある場合に
は、一時にひとつのパラメータをシフトさせる。あるパ
ラメータについてある値で最良の画像復元度が得られた
なら、シフトするパラメータを他のパラメータに変え
て、そのパラメータをシフトしつつ復元画像を生成して
画像復元度を求め、その値が最良となるパラメータ値を
決定する。このような操作を、各パラメータについて繰
り返し行えばよい。 [第2の実施の形態]本実施例では、図2のフローチャ
ートのステップ2−1に示す反復演算用画像生成ブロッ
クについて詳細に説明する。When there are a plurality of deterioration parameters, one parameter is shifted at a time. If the best image restoration degree is obtained for a certain parameter at a certain value, the parameter to be shifted is changed to another parameter, a restored image is generated while shifting the parameter, and the image restoration degree is obtained. Is determined. Such an operation may be repeatedly performed for each parameter. [Second Embodiment] In this embodiment, the image generation block for iterative operation shown in step 2-1 of the flowchart of FIG. 2 will be described in detail.
【0050】第1の実施例では、反復演算用画像として
単純に入力劣化画像を使用する場合について述べたが、
画像サイズが大きくなるにつれて演算負荷が非常に高く
なる上に画像復元度を求める目的について言えば冗長で
ある。そこで本実施例では、入力劣化画像サイズSx×
Syから、画素を間引くことなどにより画像サイズsx×
syに変換した画像を反復演算用画像とする。画像サイ
ズSx×Syから画像サイズsx×syに変換するアルゴリ
ズムは既存技術として数多くあり、例えばニアリストネ
イバー法、バイリニア法、バイキュービック法等が利用
できる。本手法によれば、入力劣化画像とほぼ同じ周波
数特性を持ち、少ない演算量で反復演算を行うことがで
きる。また、反復演算用画像サイズについては、あらか
じめ固定としても良いし操作者が指定可能としても良
い。In the first embodiment, the case where the input degraded image is simply used as the iterative operation image has been described.
As the image size increases, the calculation load becomes very high, and the purpose of obtaining the image restoration degree is redundant. Therefore, in the present embodiment, the input deteriorated image size Sx ×
From Sy, image size sx ×
The image converted to sy is used as an image for iterative operation. There are many existing algorithms for converting the image size Sx × Sy to the image size sx × sy, and for example, a near-list neighbor method, a bilinear method, a bicubic method, or the like can be used. According to this method, it is possible to perform the repetitive calculation with a small amount of calculation, having substantially the same frequency characteristics as the input deteriorated image. Further, the image size for the repetitive operation may be fixed in advance or may be specified by the operator.
【0051】次に、操作者が入力画像の一部領域を指定
することによってその切り出された画像を反復演算用画
像とする手法も考えられる。例えば、図3のような画像
が劣化(ボケ、ブレ等)した場合を考える。領域Aの輝
度変化はなだらかなため、劣化による周波数特性上の変
化は少ない。しかし、領域Bのエッジ部分では急峻な輝
度変化(高周波成分)が劣化によってなだらか(低周波
成分)になる。よって、図3の劣化画像から領域Bを切
り出して復元した場合、復元画像の周波数分布上の重心
が高周波にいくほど復元効果が高いと考えられる。すな
わち、本発明で示すような画像復元度による比較を行う
際、領域Aよりも領域Bの方が画像復元度の良否を判定
する上で適していると言える。以上から、操作者によっ
てエッジ部を含むような領域を指定し、その領域を切り
出した画像を反復演算用画像とすれば、効果的かつ演算
負荷の少ない処理で画像復元度の最良な劣化パラメータ
を導出することができる。Next, a technique is conceivable in which the operator designates a partial area of the input image and uses the cut-out image as an iterative calculation image. For example, consider the case where the image as shown in FIG. 3 has deteriorated (blurred, blurred, etc.). Since the luminance change in the area A is gentle, there is little change in frequency characteristics due to deterioration. However, in the edge portion of the region B, the steep luminance change (high-frequency component) becomes gentle (low-frequency component) due to deterioration. Therefore, when the region B is cut out from the degraded image of FIG. 3 and restored, the restoration effect is considered to be higher as the center of gravity of the restored image on the frequency distribution becomes higher. In other words, it can be said that the region B is more suitable than the region A for determining the quality of the image restoration degree when performing the comparison based on the image restoration degree as shown in the present invention. From the above, if the operator specifies a region including an edge portion and an image obtained by cutting out the region is used as an image for repetitive calculation, the best degradation parameter of the image restoration degree can be obtained with an effective and low calculation load process. Can be derived.
【0052】さらに、前述の手法における操作者が領域
指定する煩わしさを軽減する手法を示す。図4は、画像
サイズSx×Syの入力劣化画像とする。この入力劣化画
像を、有限個の領域に分割し(図4の例では、3×4個
の領域)、各領域は画像サイズsx×syとする。分割領
域数や領域の画像サイズ等は指定可能としても良い。そ
して、操作者は複数の分割領域の中から、最も本発明の
処理に有効と思われる領域を選択し、その領域を反復演
算用画像とする。また、各領域毎に周波数分布や判別分
析法のクラス分離度等を求め、エッジ部を多く含む領域
を推定し、その領域を反復演算用画像として自動的に選
択することも可能である。 [第3の実施の形態]第1の実施例では、入力劣化画像
を復元する上で劣化パラメータは未知であることが前提
であった。この場合、図2中のステップ2−2〜2−4
において、あらゆる劣化パラメータを用いて演算を行う
ため非常に負荷が大きい。また、画像によっては得られ
た劣化パラメータの誤差が大きく、画像復元の効果が低
い場合も考えられる。Further, a method for reducing the trouble of specifying the area by the operator in the above-described method will be described. FIG. 4 shows an input deteriorated image having an image size of Sx × Sy. This input degraded image is divided into a finite number of regions (3 × 4 regions in the example of FIG. 4), and each region has an image size sx × sy. The number of divided areas and the image size of the areas may be designated. Then, the operator selects a region that is considered to be most effective for the processing of the present invention from the plurality of divided regions, and sets that region as an image for iterative calculation. It is also possible to obtain the frequency distribution, the class separation of the discriminant analysis method, and the like for each region, estimate a region including many edge portions, and automatically select the region as an image for repetitive calculation. [Third Embodiment] In the first embodiment, it is assumed that the deterioration parameter is unknown in restoring the input deteriorated image. In this case, steps 2-2 to 2-4 in FIG.
, The calculation is performed using all the deterioration parameters, so that the load is very large. It is also conceivable that the error of the obtained deterioration parameter is large depending on the image and the effect of image restoration is low.
【0053】本実施例では、第1の実施例で示した図2
の処理手順の前に、劣化パラメータの入力又は推定が行
われた場合について説明する。確からしい劣化パラメー
タが与えられた場合、本実施例で示す処理によって、第
1の実施例以上に高速かつ高精細な画像復元が可能とな
る。図5に、本実施例のフローチャート図を示す。In this embodiment, FIG. 2 shown in the first embodiment is used.
A case in which the input or estimation of the deterioration parameter is performed before the processing procedure of will be described. When a certain deterioration parameter is given, the processing shown in the present embodiment makes it possible to restore a higher-speed and higher-definition image than in the first embodiment. FIG. 5 shows a flowchart of this embodiment.
【0054】まず、ステップ5−1において、 (1)操作者による劣化パラメータの入力 (2)撮像装置に設けられた測定装置等からの出力によ
る劣化パラメータの推定(3)劣化画像の画像解析によ
る劣化パラメータの推定 等の手法により、劣化パラメータの入力・推定を行う。
(1)の例では、画像中に限りなく小さい輝点が存在す
る場合、その輝点のひろがりを基に操作者が劣化パラメ
ータを入力する手法がある。また(2)では、撮像装置
の露出やシャッタ速度等の撮影条件、或いは撮像装置に
付属する測定装置(加速度センサ等)の出力から劣化パ
ラメータの推定が可能である。(3)の例では、入力劣
化画像の画像特徴量(自己相関関数等)を基に劣化パラ
メータを推定する手法は従来から数多くある。First, in step 5-1: (1) Deterioration parameter input by the operator (2) Deterioration parameter estimation based on output from a measuring device or the like provided in the imaging device (3) Image analysis of the degraded image Degradation parameters are input and estimated using techniques such as estimation of degradation parameters.
In the example of (1), when an extremely small bright spot exists in the image, there is a method in which the operator inputs the deterioration parameter based on the spread of the bright spot. In (2), the deterioration parameter can be estimated from shooting conditions such as the exposure and shutter speed of the imaging device, or the output of a measuring device (such as an acceleration sensor) attached to the imaging device. In the example of (3), there have conventionally been many techniques for estimating a deterioration parameter based on an image feature amount (such as an autocorrelation function) of an input deteriorated image.
【0055】ステップ5−2〜5−4では、第1の実施
例のフローチャート(図2)におけるステップ2−1〜
2−3と同様の処理を行う。ステップ5−5の劣化パラ
メータシフトブロックでは、求めるべき最良の劣化パラ
メータが入力(推定)された劣化パラメータの近傍にあ
ると仮定し、その近傍でのみ劣化パラメータをシフトす
る。ここで、劣化パラメータの入力(推定)する手法
(前記(1)〜(3)等)によって介在誤差の範囲は異
なるため、シフトする範囲はステップ5−1の手法に応
じて可変とするか、或いは操作者によって指定可能とし
ても良い。In steps 5-2 to 5-4, steps 2-1 to 5-2 in the flowchart (FIG. 2) of the first embodiment are performed.
The same processing as 2-3 is performed. In the deterioration parameter shift block in step 5-5, it is assumed that the best deterioration parameter to be obtained is in the vicinity of the input (estimated) deterioration parameter, and the deterioration parameter is shifted only in the vicinity thereof. Here, since the range of the interposed error differs depending on the method of inputting (estimating) the deterioration parameter (the above (1) to (3), etc.), whether the shift range is variable according to the method of step 5-1 or Alternatively, it can be specified by the operator.
【0056】最後にステップ5−6〜5−7では、第1
の実施例のフローチャート(図2)におけるステップ2
−5〜2−6と同様に、画像復元度の最良となる劣化パ
ラメータを導出し、その劣化パラメータを用いて入力劣
化画像を復元する。Finally, in steps 5-6 to 5-7, the first
Step 2 in the flowchart of the embodiment (FIG. 2)
Similarly to -5 to 2-6, a deterioration parameter having the best image restoration degree is derived, and the input deterioration image is restored using the deterioration parameter.
【0057】[0057]
【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器(例えば
ホストコンピュータ,インタフェイス機器,リーダ,プ
リンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置(例えば、複写機,ファクシミリ
装置など)に適用してもよい。[Other Embodiments] Even if the present invention is applied to a system including a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, a printer, etc.), an apparatus (for example, a copying machine) Machine, facsimile machine, etc.).
【0058】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現する図2あるいは図5の手順のプログラム
コードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に
供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(ま
たはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラ
ムコードを読出し実行することによっても、達成され
る。Another object of the present invention is to supply a storage medium storing the program code of the procedure shown in FIG. 2 or 5 for realizing the functions of the above-described embodiment to a system or an apparatus, and to provide a computer of the system or apparatus. (Or CPU or MPU) by reading and executing the program code stored in the storage medium.
【0059】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
【0060】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク,ハードディス
ク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD
−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMな
どを用いることができる。As a storage medium for supplying the program code, for example, a floppy disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD
-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
【0061】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレ
ーティングシステム)などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれる。When the computer executes the readout program code, not only the functions of the above-described embodiment are realized, but also the OS (Operating System) running on the computer based on the instruction of the program code. ) Performs part or all of the actual processing, and the processing realizes the functions of the above-described embodiments.
【0062】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれる。Further, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, based on the instructions of the program code, The case where the CPU of the function expansion board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the function of the above-described embodiment is realized by the processing.
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明は、画像復元を行う上で必要な劣
化関数を構成する劣化パラメータが不明である場合で
も、劣化パラメータをシフトさせながら画像復元を行
い、各復元画像の画像復元度が最良の劣化パラメータを
導出することによって、高度なアルゴリズムを必要とし
ない画像復元が可能となる。According to the present invention, the image restoration is performed while shifting the deterioration parameters even if the deterioration parameters constituting the deterioration function necessary for performing the image restoration are unknown, and the image restoration degree of each restored image is reduced. Deriving the best degradation parameters enables image restoration without the need for sophisticated algorithms.
【0064】また、画像復元度を復元画像の周波数特性
によって示すことで、復元度を数値的に得ることがで
き、オペレータの介在なしに最良の劣化パラメータを導
出できる。By indicating the degree of image restoration by the frequency characteristic of the restored image, the degree of restoration can be obtained numerically, and the best deterioration parameter can be derived without the intervention of an operator.
【0065】また、反復的に画像復元を行うことによる
高い演算負荷に対しては、効率的かつ低負荷となるよう
な反復演算用画像を生成することで、負荷を軽減でき
る。Further, with respect to a high calculation load due to repetitive image restoration, the load can be reduced by generating an iterative calculation image that is efficient and low load.
【0066】さらに、様々な手法によって劣化パラメー
タが入力・推定され、その劣化パラメータに誤差が介在
する可能がある場合には、パラメータシフトする範囲を
限定し、劣化パラメータの近傍範囲内で反復演算するこ
とによって、より高速かつ高精細な画像復元が可能とな
る。Further, when a deterioration parameter is input / estimated by various methods, and there is a possibility that an error exists in the deterioration parameter, the range of parameter shift is limited, and iterative calculation is performed within a range near the deterioration parameter. This enables faster and higher-resolution image restoration.
【0067】[0067]
【図1】実施の形態における画像処理システムのブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram of an image processing system according to an embodiment.
【図2】第1の実施の形態における画像復元手順のフロ
ーチャートである。FIG. 2 is a flowchart of an image restoration procedure according to the first embodiment.
【図3】反復演算用画像を切り出す様子を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a state in which an image for iterative calculation is cut out.
【図4】反復演算用画像を切り出す様子を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a state in which an image for iterative calculation is cut out.
【図5】第3の実施の形態における画像復元手順のフロ
ーチャートである。FIG. 5 is a flowchart of an image restoration procedure according to the third embodiment.
Claims (9)
に近い復元画像を復元する画像処理方法であって、 劣化関数を構成する劣化パラメータを変化させながら劣
化画像を復元し、 復元された画像の画像復元度を求め、 該画像復元度を基に劣化パラメータを選択して劣化関数
を導出し、 該劣化関数により復元画像を生成することを特徴とする
画像処理方法。1. An image processing method for restoring a restored image close to an original image from a deteriorated image using a deterioration function, wherein the restored image is restored while changing a deterioration parameter constituting the deterioration function. An image processing method comprising: obtaining an image restoration degree of an image; selecting a deterioration parameter based on the image restoration degree; deriving a deterioration function; and generating a restored image using the deterioration function.
を、劣化関数を構成する劣化パラメータを変化させなが
ら復元される劣化画像として用いることを特徴とする請
求項1に記載の画像処理方法。2. The image processing method according to claim 1, wherein a small area is designated from the deteriorated image, and the small area is used as a deteriorated image restored while changing a deterioration parameter constituting a deterioration function. Method.
生成し、該画像を、劣化関数を構成する劣化パラメータ
を変化させながら復元される劣化画像として用いること
を特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。3. The method according to claim 1, wherein an image is generated by thinning out the degraded image to a designated size, and the image is used as a degraded image that is restored while changing a deterioration parameter constituting a deterioration function. Image processing method.
に設けられた測定装置の出力から劣化パラメータを得、
該劣化パラメータを、劣化画像を復元する際に変化させ
る劣化パラメータとして用いることを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載の画像処理方法。4. A degradation parameter is obtained from an analysis process for the degradation image or an output of a measurement device provided in the imaging device.
4. The image processing method according to claim 1, wherein the deterioration parameter is used as a deterioration parameter that is changed when a deteriorated image is restored.
劣化パラメータは、指定された範囲内で変化させられる
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。5. The image processing method according to claim 1, wherein the deterioration parameter to be changed when the deteriorated image is restored is changed within a specified range.
の周波数特性を求めることを特徴とする請求項1に記載
の画像処理方法。6. The image processing method according to claim 1, wherein a frequency characteristic of a restored image is obtained as the degree of image restoration.
の周波数特性を導出し、求められた周波数特性から特定
周波数体域内の周波数分布を求めることを特徴とする請
求項1に記載の画像処理方法。7. The image processing according to claim 1, wherein a frequency characteristic of a restored image is derived as the degree of image restoration, and a frequency distribution in a specific frequency body region is obtained from the obtained frequency characteristic. Method.
に近い復元画像を復元する画像処理装置であって、 劣化関数を構成する劣化パラメータを変化させながら劣
化画像を復元し、 復元された画像の画像復元度を求め、 該画像復元度を基に劣化パラメータを選択して劣化関数
を導出し、 該劣化関数により復元画像を生成することを特徴とする
画像処理装置。8. An image processing apparatus for restoring a restored image close to an original image from a deteriorated image by using a deterioration function, wherein the restored image is restored while changing a deterioration parameter constituting the deterioration function. An image processing apparatus comprising: obtaining an image restoration degree of an image; selecting a deterioration parameter based on the image restoration degree; deriving a deterioration function; and generating a restored image using the deterioration function.
化画像を復元させ、 復元された画像の画像復元度を求めさせ、 該画像復元度を基に劣化パラメータを選択して劣化関数
を導出させ、 該劣化関数により復元画像を生成させるためのコンピュ
ータプログラムを格納することを特徴とするコンピュー
タ可読記憶媒体。9. A computer restores a deteriorated image while changing a deterioration parameter constituting a deterioration function, obtains an image restoration degree of the restored image, and selects a deterioration parameter based on the image restoration degree. A computer-readable storage medium storing a computer program for deriving a deterioration function and generating a restored image using the deterioration function.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10220806A JP2000057339A (en) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | Image processing method and apparatus |
| US09/342,393 US6822758B1 (en) | 1998-07-01 | 1999-06-29 | Image processing method, system and computer program to improve an image sensed by an image sensing apparatus and processed according to a conversion process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10220806A JP2000057339A (en) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | Image processing method and apparatus |
Publications (1)
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100399355C (en) * | 2004-06-10 | 2008-07-02 | 索尼株式会社 | Image processing device and method |
| JP2008305431A (en) * | 2008-08-08 | 2008-12-18 | Sony Corp | Image signal processing apparatus and method, program, and recording medium |
| JP2009267523A (en) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Nikon Corp | Image restoration apparatus and imaging apparatus |
| JP2019020145A (en) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | リコーエレメックス株式会社 | Inspection system |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP10220806A patent/JP2000057339A/en not_active Withdrawn
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| CN100399355C (en) * | 2004-06-10 | 2008-07-02 | 索尼株式会社 | Image processing device and method |
| US7613354B2 (en) | 2004-06-10 | 2009-11-03 | Sony Corporation | Image processing device and method, recording medium, and program |
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