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SUPER-RESOLUTION IMAGE PROCESSING DEVICE AND DICTIONARY CREATING DEVICE FOR SUPER-RESOLUTION IMAGE PROCESSING meetings

Patent code P130008990
File No. 10-064
Posted date Apr 5, 2013
Application number P2011-156515
Publication number P2013-026659A
Patent number P5769241
Date of filing Jul 15, 2011
Date of publication of application Feb 4, 2013
Date of registration Jul 3, 2015
Inventor
  • (In Japanese)延原 肇
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人筑波大学
Title SUPER-RESOLUTION IMAGE PROCESSING DEVICE AND DICTIONARY CREATING DEVICE FOR SUPER-RESOLUTION IMAGE PROCESSING meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an extremely practical super-resolution image processing device 101 which enables processing with less hardware resource at high speed and a dictionary creating device 109 for super-resolution image processing which creates a dictionary table used in the super-resolution image processing device 101.
SOLUTION: For executing versatile super-resolution image processing in a short time, the super-resolution image processing device 101 in the present embodiment at first divides an image as a processing target into scenes. With use of a dictionary table 106 suitable for the scene, a lost high frequency component is estimated by tree-type searching for the dictionary. In order to increase the speed for searching the dictionary table 106, an index bit map which is a search key is converted into a first principal component and a second principal component which are the scalar value using principal component analysis while grouping is performed with the first principal component and the second principal component and an average value thereof is calculated, thus successfully reducing the number of records to be required for the dictionary table 106.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

超解像技術とは、低解像度の原画像から高解像度の画像を生成することで、違和感の少ない拡大画像を得るための技術である。この超解像技術は、テレビやパソコン等といった画像閲覧装置の高解像度化に伴い、注目され、一部の民生機器等で採用されている。
例えば、携帯電話に付属する比較的低解像度のカメラで撮影した画像を高解像度のディスプレイで閲覧する場合や、アナログテレビ時代に作成された低解像度の動画コンテンツを高解像度のテレビで閲覧する場合、或は低解像度の動画ストリーミングデータを高解像度のディスプレイで閲覧する場合等に、この超解像技術が用いられる。
更には、監視カメラ等の撮影画像データを高詳細化することで、社会基盤の安全性向上に寄与できる可能性もある。

前述のように、超解像技術は違和感のない拡大画像を得るための技術であるが、これは転じて「失われた高周波成分を類推する」技術である。
例えば、ある画像データのピクセルサイズを縦横半分ずつ、1/4倍に縮小する場合、隣り合う二つのピクセルの平均値を算出して、一つのピクセルに変換する。この平均値演算は、積分の一種といえる。そして、ピクセルの羅列を信号として捉えた場合、平均値演算を行ってピクセルを間引くことは、信号の高周波成分を除去することと等価である。
逆に、ある画像データのピクセルサイズを縦横4倍ずつ、4倍に拡大する場合、一番簡単な方法としては、隣り合う二つのピクセルの中間値を算出して、間のピクセルを得る方法であるが、この算出方法では失われた高周波成分が再現されない。このため、中間値演算による拡大画像はあたかもピンぼけのような、境界線が曖昧な画像になる。
つまり、超解像技術は、ピクセルのパターンを解析して、適切と思われるピクセルを算出し、元画像の隣接するピクセル同士の間に埋めることで、「失われた高周波成分を類推する」技術である。

発明者は、超解像画像処理をリアルタイムで処理できるための技術を開発している。より詳細には、画像データを位置とスケールで指定される小さな波の重ね合わせに分解し解析する手法である「モルフォロジカル・ウェーブレット変換」を、整数であるマックスプラス代数で記述することで、全体の見通しをよくすると共に数式を簡素化した「MPウェーブレット変換」を開発している。MPウェーブレット変換の概要については非特許文献1に開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、超解像画像処理装置及び超解像画像処理用辞書作成装置に適用して好適な技術に関する。
より詳細には、低解像度の原画像から高解像度の画像を出力する、超解像画像処理装置と、この超解像画像処理装置が利用する辞書テーブルを作成する超解像画像処理用辞書作成装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
入力画像データから所定数のピクセルよりなるインデックスビットマップを生成するインデックス作成部と、
前記インデックスビットマップに対して、第一主成分基底ベクトルとの内積を演算して第一主成分を算出し、第主成分基底ベクトルとの内積を演算して第二主成分を算出する内積演算部と、
前記第一主成分及び前記第二主成分を用いて辞書テーブルを検索し、前記第一主成分及び前記第二主成分に最も近いレコードを得る比較部と、
前記レコードに含まれている高周波成分と前記インデックスビットマップを用いて超解像ビットマップを算出する超解像ビットマップ生成部と
を具備する超解像画像処理装置。

【請求項2】
 
前記比較部は、前記辞書テーブルを前記第一主成分で絞り込み検索した後、前記第二主成分でレコードを特定する、
請求項1記載の超解像画像処理装置。

【請求項3】
 
一時テーブルと、
サンプル画像ファイルから所定のアドレスのピクセルを含む一つの範囲に含まれる複数のピクセルを分割ビットマップとして取り出した後、前記分割ビットマップを四以上の数の領域である分解ビットマップとして等分して、複数の前記分解ビットマップをそれぞれ前記一時テーブルの分解ビットマップ格納フィールド群に格納する分解処理部と、
前記分解ビットマップ格納フィールド群に格納されている複数の前記分解ビットマップに対して所定の代数変換処理を施して、得られた演算結果である変換ビットマップをそれぞれ前記一時テーブルの変換ビットマップ格納フィールド群に格納する代数変換処理部と、
前記変換ビットマップ格納フィールド群に格納されている複数の前記変換ビットマップからインデックスとなるデータ列に対して主成分分析を実行して、超解像画像処理装置に用いる第一主成分基底ベクトルと第二主成分基底ベクトルを算出する主成分分析処理部と、
前記一時テーブルの各レコードの前記インデックスと前記第一主成分基底ベクトルを内積演算して前記インデックスの第一主成分を算出して前記一時テーブルの第一主成分フィールドに格納すると共に、前記インデックスと前記第二主成分基底ベクトルを内積演算して前記インデックスの第二主成分を算出して前記一時テーブルの第二主成分フィールドに格納する内積演算部と、
前記一時テーブルのレコードを前記第一主成分フィールドの値及び前記第二主成分フィールドの値でグルーピングする頻度分割処理部と、
前記頻度分割処理部によってグルーピングされた前記一時テーブルの複数のレコードに含まれる各スカラ値に対して平均値を算出して、前記超解像画像処理装置に用いる辞書テーブルを作成する平均値演算部と
を具備する超解像画像処理用辞書作成装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011156515thum.jpg
State of application right Registered
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