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JP2011154418A - Super-high resolution image generating device, super-high resolution image generation method and program therefor - Google Patents

Super-high resolution image generating device, super-high resolution image generation method and program therefor Download PDF

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JP2011154418A
JP2011154418A JP2010013774A JP2010013774A JP2011154418A JP 2011154418 A JP2011154418 A JP 2011154418A JP 2010013774 A JP2010013774 A JP 2010013774A JP 2010013774 A JP2010013774 A JP 2010013774A JP 2011154418 A JP2011154418 A JP 2011154418A
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JP
Japan
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image
inclination
point
color
pixel
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Application number
JP2010013774A
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Japanese (ja)
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Mitsuhiro Wagatsuma
光洋 我妻
Akira Kojima
明 小島
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

【課題】入力画像または映像を,粒度の粗さが目立たないように自然に,かつ少ない演算量で拡大する。
【解決手段】傾き算出部13は,入力画像中のx方向およびy方向のそれぞれの画素の並びについて,隣接する画素の間の中間の色を近似する曲線を算出し,該曲線の画素位置における傾きを算出し,点の色・傾き情報記憶部14に各画素の点のx方向およびy方向の傾き情報を,色情報とともに格納する。拡大画像計算部15は,各画素の点の色情報と傾き情報とから,所定の近似曲面式における係数を算出し,求めた近似曲面式を用いて拡大前の画素の点と点の間を補間することで拡大後の画素の点の色情報を算出し,拡大画像を生成する。
【選択図】図1
An input image or video is enlarged naturally and with a small amount of computation so that the coarseness of the granularity is not noticeable.
An inclination calculating unit calculates a curve that approximates an intermediate color between adjacent pixels for each arrangement of pixels in an x direction and a y direction in an input image, and determines the curve at the pixel position of the curve. The inclination is calculated, and the x and y inclination information of each pixel point is stored in the point color / inclination information storage unit 14 together with the color information. The enlarged image calculation unit 15 calculates a coefficient in a predetermined approximate curved surface formula from the color information and the inclination information of the point of each pixel, and uses the obtained approximate curved surface formula to find a point between the points of the pixel before enlargement. Interpolation calculates the color information of the enlarged pixel point and generates an enlarged image.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は,離散的に保存されている画像のデジタルデータを拡大して表示する際に,画像を自然に拡大する装置,方法およびそのプログラムに関するものである。   The present invention relates to an apparatus, a method, and a program for naturally enlarging an image when digital data of an image stored discretely is enlarged and displayed.

デジタル画像を拡大する単純な方法として,近傍法,線形補間法などが用いられている。近傍法は,最も近くにある画素の色を出力する方法であり,線形補間法は,近くの4点から線形補間をして色を出力する方法である。   As a simple method for enlarging a digital image, a neighborhood method, a linear interpolation method, or the like is used. The neighborhood method is a method of outputting the color of the nearest pixel, and the linear interpolation method is a method of outputting a color by performing linear interpolation from four nearby points.

しかし,これらの方法でデジタル画像を拡大すると,不連続でギザギザが目立つ画像になってしまうという問題がある。   However, when a digital image is enlarged by these methods, there is a problem that the image becomes discontinuous and jagged.

非特許文献1には,この問題を解決する方法が提案されている。ここでは,画像のオーバーサンプリング問題をさまざまな仮定の下で画像復元問題として定式化することによって,従来のShannonの内挿法を超える超解像度オーバーサンプリング法が示されている。しかし,非特許文献1に示されている手法は,画像拡大に必要な計算が膨大で,多くの時間を要してしまう。   Non-Patent Document 1 proposes a method for solving this problem. Here, a super-resolution oversampling method that exceeds the conventional Shannon interpolation method is shown by formulating the image oversampling problem as an image restoration problem under various assumptions. However, the method disclosed in Non-Patent Document 1 requires a large amount of calculation necessary for image enlargement and takes a lot of time.

齊藤隆弘,『1枚の画像からの超解像度オーバーサンプリング』,映像メディア学会誌 Vol.62, No2, pp.181-189(2008).Takahiro Saito, “Super-resolution oversampling from a single image”, Journal of the Institute of Image Media and Technology Vol.62, No2, pp.181-189 (2008).

非特許文献1の手法は,計算が膨大になってしまうことが問題であった。本発明は,各点の傾きを計算・保持することで,非特許文献1の処理結果に近い良好な結果が得られ,かつ高速で計算することができる手法を実現することを目的とする。   The method of Non-Patent Document 1 has a problem that the calculation becomes enormous. It is an object of the present invention to realize a technique that can obtain a good result close to the processing result of Non-Patent Document 1 and can calculate at high speed by calculating and maintaining the inclination of each point.

画像を単純に拡大したのでは,粒度が粗くなるだけである。本発明では,粒度の粗さが目立たないように画像を自然に拡大して高解像度にする。このため,拡大前の元の画像の各点において,横方向(x方向ともいう)と縦方向(y方向ともいう)のそれぞれの色(輝度値またはRGB値その他の各種色空間における値)の変化の度合を傾きとして算出し,それを各点ごとに保持する。画像をn倍に拡大するときには,各点の色と傾きとから求められる曲面を算出して,補間する点の色を算出する。元の画像にエッジがある場合には,そのエッジでは傾きの変化点として処理する。   Simply enlarging the image will only make the grain coarser. In the present invention, the image is naturally enlarged to a high resolution so that the coarseness of the particle size is not noticeable. For this reason, at each point of the original image before enlargement, the color (luminance value or RGB value or other values in various color spaces) in the horizontal direction (also referred to as x direction) and vertical direction (also referred to as y direction) are determined. The degree of change is calculated as a slope, and this is held for each point. When the image is enlarged n times, a curved surface obtained from the color and inclination of each point is calculated, and the color of the point to be interpolated is calculated. If there is an edge in the original image, the edge is processed as a tilt change point.

すなわち,本発明は,デジタル化されている画像(映像を含む。以下同様)を入力し,入力された画像を記憶する記憶手段と,前記画像の各点についてx方向およびy方向の色の変化を示す傾きを算出し,色情報とともに傾きの情報を保持して,それらの情報を用いて点と点の間を補間することで拡大される点の色を算出し超高解像度画像を生成する計算手段と,生成した超高解像度画像を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。   That is, the present invention inputs a digitized image (including video, the same applies hereinafter), stores storage means for the input image, and changes in color in the x and y directions for each point of the image. The slope information is calculated, the slope information is stored together with the color information, and the information is used to calculate the color of the enlarged point by interpolating between the points to generate an ultra-high resolution image. It comprises a calculation means and an output means for outputting the generated ultra-high resolution image.

また,本発明は,入力した画像のエッジを検出するエッジ検出手段を備え,前記計算手段は,上記色の傾きの算出においてエッジを不連続点とみなし,エッジを考慮して点と点の間を補間することで拡大される点の色を算出することを特徴とする。   The present invention further comprises an edge detection means for detecting an edge of the input image, wherein the calculation means regards the edge as a discontinuous point in the calculation of the color gradient, and considers the edge between points. The color of the point to be enlarged is calculated by interpolating.

本発明によると,画像を滑らかに,かつ高速に拡大表示することができる。また,各点についてx方向,y方向の色の傾きを算出するまでの処理(例えば図2のステップS204までの処理)は,予め一度計算しておけば十分であり,実際に画像を拡大する場合には,拡大率に従って図2のステップS206の処理から始めればよいので,拡大率が変更になった場合にも迅速に処理することができる。   According to the present invention, an image can be enlarged and displayed smoothly at high speed. In addition, it is sufficient to calculate in advance the process for calculating the color gradients in the x and y directions for each point (for example, the process up to step S204 in FIG. 2), and the image is actually enlarged. In this case, it is sufficient to start from the process of step S206 in FIG.

本発明の装置構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the apparatus structural example of this invention. 超高解像度画像を生成する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which produces | generates an ultra high resolution image. 各点の傾きを求める処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates | requires the inclination of each point. 中間点の値と傾きを算出する例を示す図である。It is a figure which shows the example which calculates the value and inclination of an intermediate point. 拡大された各点の色を求める処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates | requires the color of each enlarged point.

図面を用いて,本発明の実施形態を詳細に説明する。以下では,静止画像を拡大する例について説明するが,動画像についても,各フレーム画像について同様に本発明を適用して拡大することができる。したがって,以下で説明する画像は,映像を構成する画像を含むものとする。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an example of enlarging a still image will be described, but a moving image can also be enlarged by applying the present invention to each frame image in the same manner. Therefore, the image described below includes an image constituting a video.

図1は,本発明の装置構成例を示すブロック図である。超高解像度画像生成装置1は,図1に示すように,画像または映像を入力する画像入力部10,入力した画像または映像を記憶する画像記憶装置11,色空間変換部12,傾き算出部13,点の色・傾き情報記憶部14,拡大画像計算部15,拡大画像表示部16から構成される。2は表示装置,3は拡大用画像情報記憶装置を表す。   FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus configuration example of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultra-high resolution image generating apparatus 1 includes an image input unit 10 that inputs an image or video, an image storage device 11 that stores the input image or video, a color space conversion unit 12, and an inclination calculation unit 13. , A point color / tilt information storage unit 14, an enlarged image calculation unit 15, and an enlarged image display unit 16. Reference numeral 2 denotes a display device, and 3 denotes an enlargement image information storage device.

拡大画像表示部16の出力画像は,表示装置2に表示されるが,表示装置2に出力するのではなく,外部記憶装置(図示省略)に出力して記録するようにしてもよい。拡大用画像情報記憶装置3は,例えば他の倍率で拡大するときなどのために,傾き算出部13が算出した点の色・傾き情報記憶部14の内容を保存しておく装置であり,必要に応じて設けられる。   Although the output image of the enlarged image display unit 16 is displayed on the display device 2, it may be output to an external storage device (not shown) and recorded instead of being output to the display device 2. The enlargement image information storage device 3 is a device that stores the contents of the point color / inclination information storage unit 14 calculated by the inclination calculation unit 13 for, for example, enlargement at another magnification. It is provided according to.

図1に示す装置が実行する処理の流れを,図2のフローチャートを用いて説明する。
・ステップS201では,画像入力部10が,画像ファイルを入力し,画像記憶装置11に記憶する。
・ステップS202では,色空間変換部12が,入力された画像の画素値をCIE−Lab空間などで定義される値に変換する。
・ステップS203では,傾き算出部13が,入力された画像からエッジを検出する。
・ステップS204では,傾き算出部13が,画像の各点におけるx,y方向の色の変化を示す傾きを算出し,色情報とともに点の色・傾き情報記憶部14に格納する。
・ステップS205では,拡大画像計算部15が,画像を何倍に拡大するかの拡大率を入力する。
・ステップS206では,拡大画像計算部15が,点の色・傾き情報記憶部14に記憶されている各点の値と傾きから点と点の間の色を補間する曲面を算出し,求めた曲面をもとに,入力された拡大率に従って,点と点の間の値を算出した上で,さらにRGB値などに直す。
・ステップS207では,拡大画像表示部16が,計算された数値を画像として出力する。
The flow of processing executed by the apparatus shown in FIG. 1 will be described using the flowchart of FIG.
In step S <b> 201, the image input unit 10 inputs an image file and stores it in the image storage device 11.
In step S202, the color space conversion unit 12 converts the pixel value of the input image into a value defined in the CIE-Lab space or the like.
In step S203, the inclination calculation unit 13 detects an edge from the input image.
In step S204, the inclination calculation unit 13 calculates an inclination indicating a change in color in the x and y directions at each point of the image, and stores it in the point color / inclination information storage unit 14 together with the color information.
In step S205, the enlarged image calculation unit 15 inputs an enlargement ratio indicating how many times the image is enlarged.
In step S206, the enlarged image calculation unit 15 calculates and obtains a curved surface that interpolates the color between the points from the value and inclination of each point stored in the point color / inclination information storage unit 14. Based on the curved surface, the values between the points are calculated according to the input magnification, and further converted to RGB values.
In step S207, the enlarged image display unit 16 outputs the calculated numerical value as an image.

図2のステップS203,S204におけるエッジ検出および各点の傾きを求める処理の詳細を,図3に示す処理フローチャートを用いて説明する。入力画像において,色が定義されている点を格子点と呼ぶことにする。   Details of the edge detection and the process of obtaining the inclination of each point in steps S203 and S204 in FIG. 2 will be described with reference to the process flowchart shown in FIG. In the input image, the points where the colors are defined are called grid points.

以下に説明する実施例では,傾き算出部13が,入力画像の各点(画素)の色の変化を示す傾きを算出するにあたって,次のような方法を用いる。各行および各列毎に,点の傾きについて適当な初期値を設定し,隣接する点の色(画素値)と傾きとから,点と点の間の色を近似する曲線を示す3次関数の係数を算出する。この3次関数から,点と点の中間の点における色と傾きを算出し,さらにこの中間点の色と傾きとから,元の点の色と傾き(または傾きだけもよい)を再計算し,色と傾きの値を更新する。この処理を所定の条件を満たすまで繰り返すことにより,最終的に求まった傾きを,点の傾きとする。   In the embodiment described below, the tilt calculating unit 13 uses the following method when calculating the tilt indicating the color change of each point (pixel) of the input image. For each row and column, set an appropriate initial value for the slope of the point, and use a cubic function that represents a curve that approximates the color between the points from the color (pixel value) and slope of the adjacent points. Calculate the coefficient. From this cubic function, calculate the color and inclination at a point between the points, and recalculate the color and inclination of the original point (or just the inclination) from the color and inclination of the intermediate point. , Update color and slope values. By repeating this process until a predetermined condition is satisfied, the finally obtained inclination is set as a point inclination.

また,以上の処理により点の傾きを算出する前に,画像のエッジを検出し,検出されたエッジに該当する画素の点については,曲線の不連続点とみなし,x方向またはy方向に対して点の左側と右側または上側と下側の複数の傾き情報を算出して記憶する。   In addition, before calculating the slope of the point by the above processing, the edge of the image is detected, and the pixel point corresponding to the detected edge is regarded as a discontinuous point of the curve, and the x direction or the y direction is considered. A plurality of pieces of inclination information on the left side and right side or the upper side and lower side of the points are calculated and stored.

以上の処理を行うため,ステップS301では,Sobelフィルタ,Canyフィルタなどを用いて画像のエッジ検出を行う。エッジと見做された点を微分不能な点として記憶する。端点は常にエッジであると見做してもよい。   In order to perform the above processing, in step S301, edge detection of an image is performed using a Sobel filter, a Cany filter, or the like. A point regarded as an edge is stored as a non-differentiable point. An end point may always be considered an edge.

ステップS302からステップS308まで,画像の行ごとに繰り返し計算を行う。まず,画像の幅の長さをNとし,以下の配列を用意する。   From step S302 to step S308, the calculation is repeated for each row of the image. First, the width of the image is N, and the following array is prepared.

u[N]: 色情報を格納
w[N]: 傾きを格納
d[N]: 微分可能かどうかのフラグ
w_rt[N]: 微分不能点の右側の傾きを格納
w_lt[N]: 微分不能点の左側の傾きを格納
u_tmp[N−1]: 中間点の色情報を格納
w_tmp[N−1]: 中間点の傾きを格納
ステップS303では,処理対象の画像の行について,u[i], w[i](i=1,2,…,N)の初期値を代入する。格子点上の色をu[i]に格納する。また,w[i]に傾きの初期値を格納する。
u [N]: Stores color information w [N]: Stores gradient d [N]: Flag indicating whether or not differentiable w_rt [N]: Stores right gradient of non-differentiable point w_lt [N]: Non-differentiable point U_tmp [N−1]: Stores the color information of the intermediate point w_tmp [N−1]: Stores the gradient of the intermediate point In step S303, for the row of the image to be processed, u [i], Substitute the initial value of w [i] (i = 1, 2,..., N). The color on the grid point is stored in u [i]. Also, the initial value of the slope is stored in w [i].

傾きの初期値は,
w[i]=u[i+1]−u[i−1]
などとしてもよい。この場合,微分不能点または端点のときには,
w_rt[i] =u[i+1]−u[i]
w_lt[i] =u[i]−u[i−1]
などとする。
The initial value of the slope is
w [i] = u [i + 1] -u [i-1]
And so on. In this case, if it is a non-differentiable point or an endpoint,
w_rt [i] = u [i + 1] -u [i]
w_lt [i] = u [i] -u [i-1]
And so on.

傾きの初期値は,すべて0を入れて,w[i]=0としてもよい。   The initial value of the slope may be set to w [i] = 0 with all zeros.

次に,傾きが収束するまで,ステップS304からS307までの処理を繰り返す。ステップS305では,3次関数でi番目とi+1番目の点の間を連続な関数で補間し,i番目とi+1番目の中間点の値と傾きを算出する。   Next, the processes from step S304 to S307 are repeated until the inclination converges. In step S305, a cubic function is used to interpolate between the i-th and i + 1-th points with a continuous function, and the values and slopes of the i-th and i + 1-th intermediate points are calculated.

図4は,i番目とi+1番目の点における値と傾きとから,その間を連続な関数f(x)で補間し,中間点i+0.5における値と傾きを算出した例を示している。   FIG. 4 shows an example in which values and slopes at the intermediate point i + 0.5 are calculated by interpolating between the values and slopes at the i-th and i + 1-th points with a continuous function f (x).

ここで,補間のための連続な関数を,次のような3次関数とする。   Here, a continuous function for interpolation is a cubic function as follows.

f(x)=Ax3 +Bx2 +Cx+D この3次関数で,
f(0)=u[i]
f(1)=u[i+1]
f′(0)=w[i]
f′(1)=w[i+1]
を満たすように係数を定め,
u_tmp[i]=f(0.5)
w_tmp[i]=f′(0.5)
を代入する。
f (x) = Ax 3 + Bx 2 + Cx + D With this cubic function,
f (0) = u [i]
f (1) = u [i + 1]
f ′ (0) = w [i]
f ′ (1) = w [i + 1]
The coefficient is set to satisfy
u_tmp [i] = f (0.5)
w_tmp [i] = f ′ (0.5)
Is assigned.

具体的には,i,i+1番目の点が共に微分可能である(エッジでない)場合には,
u_tmp[i]=(u[i]+u[i+1])/2−(w[i+1]−w[i])/8;
w_tmp[i]=(u[i+1]−u[i])*3/2−(w[i]+w[i+1])/4;
とする。
Specifically, if both the i and i + 1th points are differentiable (not edges),
u_tmp [i] = (u [i] + u [i + 1]) / 2− (w [i + 1] −w [i]) / 8;
w_tmp [i] = (u [i + 1] −u [i]) * 3 / 2− (w [i] + w [i + 1]) / 4;
And

i番目の点が微分不能である(エッジである)場合には,w[i]の代わりに,w_rt[i]を使い,また,i+1番目の点が微分不能である(エッジである)場合には,w[i+1]の代わりに,w_lt[i]を使って計算する。   When the i-th point is non-differentiable (is an edge), w_rt [i] is used instead of w [i], and when the i + 1-th point is non-differentiable (is an edge) Is calculated using w_lt [i] instead of w [i + 1].

ステップS306では,中間点の情報からu[i], w[i]を再計算する。実際には,
u[i]=(u_tmp[i−1]+u_tmp[i])/2−(w_tmp[i−1]−w_tmp[i])/8;
w[i]=(u_tmp[i]−u_tmp[i−1])*3/2−(w_tmp[i−1]+w_tmp[i])/4;
とする。なお,u[i]は計算しなおさなくてもよい。
In step S306, u [i] and w [i] are recalculated from the intermediate point information. actually,
u [i] = (u_tmp [i−1] + u_tmp [i]) / 2− (w_tmp [i−1] −w_tmp [i]) / 8;
w [i] = (u_tmp [i] −u_tmp [i−1]) * 3 / 2− (w_tmp [i−1] + w_tmp [i]) / 4;
And Note that u [i] need not be recalculated.

i番目が微分不能の場合
w_lt[i]=(u[i]−u_tmp[i])/2;
w_rt[i]=(u_tmp[i+1]−u[i])/2;
とする。
When i-th non-differentiable w_lt [i] = (u [i] −u_tmp [i]) / 2;
w_rt [i] = (u_tmp [i + 1] −u [i]) / 2;
And

ステップS307では,繰り返し処理の終了を判定する。具体的にはu[i]の変化が一定値以下であることを確認して終了するか,所定の回数(例えば3回など)の繰り返しで終了する。ステップS308では,次の行があれば,ステップS302以降の処理を次の行について繰り返し,画像の最終行の処理が終了したならば,ステップS309へ進む。   In step S307, the end of the iterative process is determined. Specifically, the process is terminated after confirming that the change in u [i] is equal to or less than a predetermined value, or is terminated by repeating a predetermined number of times (for example, three times). In step S308, if there is a next line, the processes in and after step S302 are repeated for the next line, and if the process for the last line of the image is completed, the process proceeds to step S309.

ステップS309では,ステップS302〜S308で行った処理を列方向(y方向)に対しても同様に行う。以上の処理により,各格子点における傾きが算出される。算出された各格子点における傾き情報を,色情報とともに点の色・傾き情報記憶部14に記憶しておく。   In step S309, the processing performed in steps S302 to S308 is similarly performed in the column direction (y direction). Through the above processing, the inclination at each grid point is calculated. The calculated inclination information at each lattice point is stored in the point color / inclination information storage unit 14 together with the color information.

次に,図2のステップS206における拡大された各点の色を求める処理の流れを,図5のフローチャートを用いて説明する。拡大された画像の点の色を算出する場合には,点の色・傾き情報記憶部14に記憶された各点の色情報と傾き情報とから,所定の近似曲面式における係数を算出し,求めた近似曲面式を用いて拡大前の画素の点と点の間を補間することで拡大後の画素の点の色情報を算出し,拡大画像を生成する。   Next, the flow of processing for obtaining the color of each enlarged point in step S206 of FIG. 2 will be described using the flowchart of FIG. When calculating the color of a point of the enlarged image, a coefficient in a predetermined approximate curved surface equation is calculated from the color information and inclination information of each point stored in the point color / inclination information storage unit 14; By interpolating between the points of the pixel before enlargement using the obtained approximate surface equation, the color information of the point of the pixel after enlargement is calculated, and an enlarged image is generated.

このため,ステップS401, S402では,元の画像の格子点を順に処理するための繰り返しを始める。   For this reason, in steps S401 and S402, an iteration for sequentially processing the lattice points of the original image is started.

画像の幅の長さをN,高さをMとし,拡大率を縦横共にk倍にするものとする。以下の配列を用意する。   Assume that the width of the image is N, the height is M, and the enlargement ratio is k times both vertically and horizontally. Prepare the following array.

u[N][M]: 色情報を格納
wx[N][M]: x 方向の傾きを格納
wy[N][M]: y 方向の傾きを格納
d[N][M]: 微分可能かどうかのフラグ
w_rt[N][M]: 微分不能点の右側の傾きを格納
w_lt[N][M]: 微分不能点の左側の傾きを格納
w_up[N][M]: 微分不能点の上側の傾きを格納
w_dn[N][M]: 微分不能点の下側の傾きを格納
u_exp[kN][kM]: 拡大されたあとの色情報を格納
x方向の添え字をi(i=1,2,…,N),y方向の添え字をj(j=1,2,…,M)とする。各点の色をu[i][j],x方向の傾きをwx[i][j],y方向の傾きをwy[i][j]として,それぞれ保持しておく。
u [N] [M]: Stores color information wx [N] [M]: Stores the gradient in the x direction wy [N] [M]: Stores the gradient in the y direction d [N] [M]: Differentiable W_rt [N] [M]: Stores the slope of the right side of the non-differentiable point w_lt [N] [M]: Stores the slope of the left side of the non-differentiable point w_up [N] [M]: Stores upper slope w_dn [N] [M]: Stores lower slope of non-differentiable point u_exp [kN] [kM]: Stores color information after enlargement x-direction subscript i (i = 1, 2,..., N), and the subscript in the y direction is j (j = 1, 2,..., M). The color of each point is held as u [i] [j], the inclination in the x direction is wx [i] [j], and the inclination in the y direction is wy [i] [j].

ステップS403では,画像における各格子点の色と傾きから,x方向がiからi+1,y方向がjからj+1の範囲における色の値の曲面を近似するため,曲面の関数を
f(x,y)=Ax3 y+Bxy3 +Cx3 +Dy3
+Ex2 y+Fxy2 +Gx2 +Hy2
+Ixy+Jx+Ky+L
として係数を求める。具体的には,
f(0,0)=u[i][j]
f(1,0)=u[i+1][j]
f(0,1)=u[i][j+1]
f(1,1)=u[i+1][j+1]
x f(0,0)=wx[i][j]
x f(1,0)=wx[i+1][j]
x f(0,1)=wx[i][j+1]
x f(1,1)=wx[i+1][j+1]
y f(0,0)=wy[i][j]
y f(1,0)=wy[i+1][j]
y f(0,1)=wy[i][j+1]
y f(1,1)=wy[i+1][j+1]
を満たすように係数を決める。
In step S403, in order to approximate a curved surface having a color value in the range from i to i + 1 in the x direction and from j to j + 1 in the x direction from the color and inclination of each grid point in the image, the curved surface function is expressed as f (x, y ) = Ax 3 y + Bxy 3 + Cx 3 + Dy 3
+ Ex 2 y + Fxy 2 + Gx 2 + Hy 2
+ Ixy + Jx + Ky + L
As the coefficient. In particular,
f (0,0) = u [i] [j]
f (1, 0) = u [i + 1] [j]
f (0,1) = u [i] [j + 1]
f (1,1) = u [i + 1] [j + 1]
x f (0,0) = wx [i] [j]
x f (1, 0) = wx [i + 1] [j]
x f (0,1) = wx [i] [j + 1]
x f (1,1) = wx [i + 1] [j + 1]
y f (0,0) = wy [i] [j]
y f (1, 0) = wy [i + 1] [j]
y f (0,1) = wy [i] [j + 1]
y f (1,1) = wy [i + 1] [j + 1]
The coefficient is determined so as to satisfy

なお,拡大前の画素がエッジ上の点であり,傾きが複数存在する場合には,wx[i][j],wx[i][j+1]については右側の傾きw_rtを用い,wx[i+1][j],wx[i+1][j+1]については左側の傾きw_ltを用いる。また,wy[i][j],wy[i+1][j]については下側の傾きw_dnを用い,wy[i][j+1],wy[i+1][j+1]については上側の傾きw_upを用いる。   When the pixel before enlargement is a point on the edge and there are a plurality of inclinations, the right inclination w_rt is used for wx [i] [j] and wx [i] [j + 1], and wx [i + 1 ] [J], wx [i + 1] [j + 1], the left slope w_lt is used. Further, the lower slope w_dn is used for wy [i] [j] and wy [i + 1] [j], and the upper slope w_up is used for wy [i] [j + 1] and wy [i + 1] [j + 1]. .

点(i,j)に対して算出されたf(x,y)を,以下では,fij(x,y)と表すことにする。 In the following, f (x, y) calculated for the point (i, j) will be represented as f ij (x, y).

ステップS404では,ステップS403で計算されたfij(x,y)を用いて,次式に従ってk倍に拡大された画像の色情報を算出する。 In step S404, using f ij (x, y) calculated in step S403, color information of the image magnified k times according to the following equation is calculated.

u_exp[(i−1)k+p][(j−1)k+q]
=fij((p−1)/k,(q−1)/k)
ここで,pおよびqはそれぞれ1からkまでの整数である。
u_exp [(i−1) k + p] [(j−1) k + q]
= F ij ((p-1) / k, (q-1) / k)
Here, p and q are integers from 1 to k, respectively.

ステップS405では,色情報がRGB以外の空間で書かれている場合,必要があれば色情報をRGB値に変換する。   In step S405, if the color information is written in a space other than RGB, the color information is converted into RGB values if necessary.

ステップS405では,次の列があるかを判定し,次の列があれば,その列についてステップS402以降の処理を繰り返す。ステップS406では,次の行があるかを判定し,次の行があれば,その行についてステップS401以降の処理を繰り返す。   In step S405, it is determined whether there is a next column. If there is a next column, the processing from step S402 onward is repeated for that column. In step S406, it is determined whether there is a next line. If there is a next line, the processes in and after step S401 are repeated for that line.

点の色・傾き情報記憶部14の内容を,外部記憶装置などの拡大用画像情報記憶装置3に保存しておけば,後に同じ画像を拡大するときに,違う倍率で拡大する場合であっても,色空間変換部12および傾き算出部13の処理を省略し,拡大画像計算部15による処理だけで任意倍率の拡大画像を生成することができるので,さらに処理を高速化することができ,便利である。   If the contents of the point color / tilt information storage unit 14 are stored in the image information storage device 3 for enlargement such as an external storage device, when the same image is enlarged later, it is enlarged at a different magnification. In addition, the processing of the color space conversion unit 12 and the inclination calculation unit 13 can be omitted, and an enlarged image with an arbitrary magnification can be generated only by the processing of the enlarged image calculation unit 15, so that the processing can be further speeded up. Convenient.

以上の超高解像度画像を生成する処理は,コンピュータとソフトウェアプログラムとによっても実現することができ,そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することも,ネットワークを通して提供することも可能である。   The above-described processing for generating an ultra-high resolution image can be realized by a computer and a software program, and the program can be recorded on a computer-readable recording medium or provided through a network.

1 超高解像度画像生成装置
10 画像入力部
11 画像記憶装置
12 色空間変換部
13 傾き算出部
14 点の色・傾き情報記憶部
15 拡大画像計算部
16 拡大画像表示部
2 表示装置
3 拡大用画像情報記憶装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Super high resolution image generation apparatus 10 Image input part 11 Image storage apparatus 12 Color space conversion part 13 Inclination calculation part 14 Point color and inclination information storage part 15 Enlarged image calculation part 16 Enlarged image display part 2 Display apparatus 3 Enlarged image Information storage device

Claims (4)

入力された画像を拡大する超高解像度画像生成装置であって,
入力された画像を記憶する画像記憶手段と,
前記画像中のx方向およびy方向のそれぞれの画素の並びについて,隣接する画素の間の中間の色を近似する曲線を算出し,該曲線の前記画素位置における色の変化を示す傾きを算出する傾き算出手段と,
前記傾き算出手段が算出した各画素の点のx方向およびy方向の傾き情報を,色情報とともに記憶する点の色・傾き情報記憶手段と,
前記点の色・傾き情報記憶手段に記憶された各画素の点の色情報と傾き情報とから,所定の近似曲面式における係数を算出し,求めた近似曲面式を用いて拡大前の画素の点と点の間を補間することで拡大後の画素の点の色情報を算出し,拡大画像を生成する拡大画像計算手段と,
生成された拡大画像を出力する拡大画像出力手段とを備える
ことを特徴とする超高解像度画像生成装置。
An ultra-high resolution image generator that enlarges an input image,
Image storage means for storing the input image;
For each arrangement of pixels in the x direction and y direction in the image, a curve that approximates an intermediate color between adjacent pixels is calculated, and an inclination that indicates a color change at the pixel position of the curve is calculated. An inclination calculating means;
Color / inclination information storage means for storing the inclination information in the x-direction and y-direction of each pixel point calculated by the inclination calculation means together with the color information;
A coefficient in a predetermined approximate curved surface expression is calculated from the color information and inclination information of the point of each pixel stored in the color / inclination information storage means of the point, and the pixel before enlargement is calculated using the obtained approximate curved surface expression. An enlarged image calculation means for calculating color information of the point of the enlarged pixel by interpolating between the points and generating an enlarged image;
An ultra-high resolution image generation apparatus comprising: an enlarged image output unit that outputs the generated enlarged image.
請求項1記載の超高解像度画像生成装置において,
前記傾き算出手段が傾きを算出する前に,前記画像のエッジを検出するエッジ検出手段を備え,
前記傾き算出手段は,検出されたエッジに該当する画素を前記曲線の不連続点とみなし,x方向またはy方向に対して画素の左側と右側または上側と下側の複数の傾き情報を算出する
ことを特徴とする超高解像度画像生成装置。
The ultra-high resolution image generating device according to claim 1,
Before the inclination calculating means calculates the inclination, the apparatus includes edge detecting means for detecting an edge of the image,
The inclination calculation means regards a pixel corresponding to the detected edge as a discontinuous point of the curve, and calculates a plurality of pieces of inclination information on the left side and the right side or the upper side and the lower side of the pixel with respect to the x direction or the y direction. An ultra-high resolution image generation apparatus characterized by the above.
入力された画像を拡大する超高解像度画像生成方法であって,
入力された画像を画像記憶手段に記憶するステップと,
前記画像中のx方向およびy方向のそれぞれの画素の並びについて,隣接する画素の間の中間の色を近似する曲線を算出し,該曲線の前記画素位置における色の変化を示す傾きを算出して,点の色・傾き情報記憶手段に,前記算出した各画素の点のx方向およびy方向の傾き情報を,色情報とともに格納するステップと,
前記点の色・傾き情報記憶手段に記憶された各画素の点の色情報と傾き情報とから,所定の近似曲面式における係数を算出し,求めた近似曲面式を用いて拡大前の画素の点と点の間を補間することで拡大後の画素の点の色情報を算出し,拡大画像を生成するステップと,
生成された拡大画像を出力するステップとを有する
ことを特徴とする超高解像度画像生成方法。
An ultra-high resolution image generation method for enlarging an input image,
Storing the input image in the image storage means;
For each arrangement of pixels in the x direction and y direction in the image, a curve that approximates an intermediate color between adjacent pixels is calculated, and an inclination that indicates a color change at the pixel position of the curve is calculated. Storing the calculated x-direction and y-direction inclination information of each pixel point together with the color information in the point color / inclination information storage means;
A coefficient in a predetermined approximate curved surface expression is calculated from the color information and inclination information of the point of each pixel stored in the color / inclination information storage means of the point, and the pixel before enlargement is calculated using the obtained approximate curved surface expression. Calculating the color information of the point of the enlarged pixel by interpolating between the points and generating an enlarged image;
And a step of outputting the generated enlarged image.
コンピュータを,請求項1または請求項2に記載の超高解像度画像生成装置が備える各手段として機能させるための超高解像度画像生成プログラム。   An ultra-high resolution image generation program for causing a computer to function as each unit included in the ultra-high resolution image generation apparatus according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003274157A (en) * 2002-03-19 2003-09-26 Fuji Xerox Co Ltd Image processor, image processing method, image processing program, and computer readable recording medium with image processing program recorded

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CSNG200100209016; 大平雅和 外4名: '適応的な2次元標本化関数による高品質な画像拡大再構成' 画像電子学会誌 第28巻 第5号, 19991025, 頁620〜626, 画像電子学会 *
JPN6012060691; 大平雅和 外4名: '適応的な2次元標本化関数による高品質な画像拡大再構成' 画像電子学会誌 第28巻 第5号, 19991025, 頁620〜626, 画像電子学会 *

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