JP2006049950A - 動画像変換装置、動画像復元装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 単板カラー方式の固体撮像素子による撮影データ、すなわち各画素に単一色成分のみを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データのデータ変換処理において、色モザイク画像データを構成する色成分データの各々について個別の空間間引き処理を実行する構成とし、各色成分毎の空間間引きの際に、所定領域(ブロック)毎の移動量に応じた態様で空間間引き処理を実行する構成としたので、空間的なボケや、偽色の発生が抑制され、高品質な画質を維持したデータ圧縮、復元が可能となる。
【選択図】 図16
Description
(1)単板カラー方式の固体撮像素子で撮像される色モザイク信号をデモザイク処理する際に、エッジ部では正しい色補間が行われずに偽色を発生することがある。
(2)単板カラー方式の固体撮像素子で撮像される色モザイク信号をデモザイク処理する際に、色補間フィルタによって空間周波数帯域が狭められる。
(3)視覚系の時間積分機能によって、間引き信号が足し合わされて知覚される際に、空間的なローパスフィルタと同様の効果が引き起こされる。
動画像変換装置であり、
各画素に単一色成分データを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データを入力する入力部と、
前記入力部から動画像データを入力し、色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の空間間引き処理を実行する空間間引き処理部を有し、
前記空間間引き処理部は、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の代表値を選択して、選択した代表値からなる空間間引きデータを生成する構成であることを特徴とする動画像変換装置にある。
動画像変換データの復元処理を実行する動画像復元装置であり、
動画像データを構成するフレームを分割したブロック単位で、色成分毎の空間間引き処理データを入力し、色成分データ個別の空間伸長処理を実行する空間伸長処理部を有し、
前記空間伸長処理部は、
各色成分データ各々について、異なる位相での空間伸長処理を実行する構成を有することを特徴とする動画像復元装置にある。
動画像変換方法であり、
各画素に単一色成分データを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データを入力する動画像データ入力ステップと、
前記動画像データを入力し、色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の空間間引き処理を実行する空間間引き処理ステップを有し、
前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の代表値を選択して、選択した代表値からなる空間間引きデータを生成することを特徴とする動画像変換方法にある。
動画像変換データの復元処理を実行する動画像復元方法であり、
動画像データを構成するフレームを分割したブロック単位で、色成分毎の空間間引き処理データを入力し、色成分データ個別の空間伸長処理を実行する空間伸長処理ステップを有し、
前記空間伸長処理ステップは、
各色成分データ各々について、異なる位相での空間伸長処理を実行するステップであることを特徴とする動画像復元方法にある。
動画像変換処理を実行するコンピュータ・プログラムであり、
各画素に単一色成分データを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データを入力する動画像データ入力ステップと、
前記動画像データを入力し、色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の空間間引き処理を実行する空間間引き処理ステップを有し、
前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の代表値を選択して、選択した代表値からなる空間間引きデータを生成するステップであることを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
動画像変換データの復元処理を実行するコンピュータ・プログラムであり、
動画像データを構成するフレームを分割したブロック単位で、色成分毎の空間間引き処理データを入力し、色成分データ個別の空間伸長処理を実行する空間伸長処理ステップを有し、
前記空間伸長処理ステップは、
各色成分データ各々について、異なる位相での空間伸長処理を実行するステップとして設定されていることを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
(1)超解像効果を利用した動画像変換装置の基本構成
(2)単板カラー方式の固体撮像素子により取得された画像の変換および復元処理
まず、本発明のベースとなる超解像効果を利用した動画像圧縮を実行する動画像変換装置の基本構成について説明する。なお、この基本構成は、本出願人が先に出願した特願2003−412501号に詳細を記載しているものであり、画像を小領域(ブロック)に分割し、各領域の移動速度に応じて画素数の間引きや、フレームレートの間引きを適応的に行うことでデータ量の圧縮を実現した構成である。
A'=(1/8)(2Y+2Z+2A+2B)
同様に、注視点の右隣の画素において観察者が知覚する像B'は次式で表される。
B'=(1/8)(2Z+2A+2B+2C)
さらに、注視点の左隣の画素において観察者が知覚する像Z'は次式で表される。
Z'=(1/8)(2X+2Y+2Z+2A)
続いて、単板カラー方式の固体撮像素子により取得された画像に対する動画像変換による圧縮データの生成処理と、生成した圧縮データに対する伸長処理による画像復元処理について説明する。
G11=(1/4)(G01+G21+G10+G12)
R01=(1/2)(R00+R02)
B12=(1/2)(B11+B13)
R10=(1/2)(R00+R20)
B21=(1/2)(B11+B31)
R11=(1/4)(R00+R02+R20+R22)
B22=(1/4)(B11+B13+B31+B33)
R10=(1/2)(R00+R20)
R14は、同様にR04とR24から補間される。R10、R14は、図19(a−R)に示すブロックデータの[R']に相当するデータであり、隣接画素値(R)に基づいて算出される画素値を持つ代表値である。
B21=(1/2)(B11+B31)
B25は、同様にB15とB35から補間される。B21、B25は、図19(a−B)に示すブロックデータの[B']に相当するデータであり、隣接画素値(B)に基づいて算出される画素値を持つ代表値である。
図22からわかるように、R信号とB信号は、全ての画素ラインにおいて代表値は同じ位相である。
R11=(1/2)(R00+R22)
すなわち、この場合、斜め方向に隣接するR信号に基づく線形補間によって、B信号位置のR信号を算出し、この補間画素値をR信号の代表値とする。
B13=(1/2)(B02+B24)
a)空間間引き処理部305と時間方向間引き処理部308による処理
b)空間間引き処理部306による処理
c)デモザイク処理部307と時間方向間引き処理部309の処理
これらa)〜c)のいずれによる圧縮処理が施されているかの識別情報を含む。さらに、空間間引き処理を施されている場合には、その間引き方向の情報も付与されている。
2 カラーフィルタ
3 固体撮像素子
4 カメラ信号処理部
5 動画像圧縮部
6 記録部
10 画像変換装置
11 ブロック分割部
12 移動量検出部
13 ブロック処理部
14 出力部
21 画像蓄積部
22 ブロック分割部
31 移動量検出部
32 ブロック分配部
51〜53 ブロック処理部
70 固体撮像素子の出力画像
71 デモザイク処理部
72 デモザイク処理部の出力するR,G,B信号
73 空間間引き処理部
74 RGB圧縮画像信号
100 撮像装置
101 光学レンズ
102 カラーフィルタ
103 固体撮像素子
104 動画像変換処理部
105 記録部
200 再生装置
201 再生部
202 動画像変換処理部
203 表示装置
301 カメラ前処理部
302 ブロック分割部
303 ブロック分配部
304 動き検出部
305 空間間引き処理部
306 空間間引き処理部
307 デモザイク処理部
308 時間方向間引き処理部
309 時間方向間引き処理部
310 合成部
404 分配部
405 空間伸長処理部
406 空間伸長処理部
407 時間方向伸長処理部
408 時間方向伸長処理部
409 合成部
410 出力部
Claims (34)
- 動画像変換装置であり、
各画素に単一色成分データを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データを入力する入力部と、
前記入力部から動画像データを入力し、色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の空間間引き処理を実行する空間間引き処理部を有し、
前記空間間引き処理部は、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の代表値を選択して、選択した代表値からなる空間間引きデータを生成する構成であることを特徴とする動画像変換装置。 - 前記空間間引き処理部は、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々についての個別の代表値選択処理において、代表値の選択位置としてのサンプル点を、色成分データ各々について異なる位置に設定して代表値選択処理を実行する構成であることを特徴とする請求項1に記載の動画像変換装置。 - 前記空間間引き処理部は、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々についての個別の代表値選択処理において、代表値の選択位置としてのサンプル点に対応する画素位置に処理対象の色成分データが設定されていない場合、周囲の画素位置にある同一の色成分データを持つ画素の画素値に基づく補間処理を実行してサンプル点の画素値を算出し、算出画素値を代表値として設定する処理を実行する構成であることを特徴とする請求項1に記載の動画像変換装置。 - 前記空間間引き処理部は、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々についての個別の代表値選択処理において、代表値の選択位置としてのサンプル点を画素ライン毎に異なる位置に設定し、画素ライン毎に位相の異なる空間間引き処理を実行する構成であることを特徴とする請求項1に記載の動画像変換装置。 - 前記画像変換装置は、さらに、
前記入力部から動画像データを入力し、該動画像データを構成するフレーム毎にブロック分割処理を実行するブロック分割部を有し、
前記空間間引き処理部は、
前記ブロック分割部からブロックデータを入力し、ブロック単位で代表値選択処理を実行する構成であることを特徴とする請求項1に記載の動画像変換装置。 - 前記画像変換装置は、さらに、
前記ブロック分割部において分割された各ブロックにおける被写体の動きを検出する動き検出部を有し、
前記空間間引き処理部は、
前記動き検出部の検出した動き情報に基づいて決定した態様において空間間引き処理を実行する構成であることを特徴とする請求項5に記載の動画像変換装置。 - 前記動き検出部は、
動画像データを構成する異なるフレームの比較に基づく動きベクトルの検出処理を実行する構成であることを特徴とする請求項6に記載の動画像変換装置。 - 前記空間間引き処理部は、
前記動き検出部の検出した動き情報に基づいて決定される空間間引き方向に従った空間間引き処理を実行する構成であることを特徴とする請求項6に記載の動画像変換装置。 - 前記動画像変換装置は、さらに、
時間方向間引き処理部を有し、
前記動き検出部の検出した動き情報に基づいて、空間間引き処理および時間方向間引き処理の両者あるいはいずれかを選択的に実行する構成を有することを特徴とする請求項6に記載の動画像変換装置。 - 前記動画像変換装置は、さらに、
色モザイク画像データに基づいて各色成分データの信号を生成するデモザイク処理部を有し、
前記動き検出部の検出したブロック間の移動量が所定量以下である場合に、空間間引きを実行することなくデモザイク処理および時間方向間引き処理を実行する構成であることを特徴とする請求項6に記載の動画像変換装置。 - 前記動画像変換装置は、さらに、
単板カラー方式の撮像素子を備え、
前記プロック分割部は、前記撮像素子によって撮影された画像データを入力する構成であることを特徴とする請求項1乃至10いずれかに記載の動画像変換装置。 - 動画像変換データの復元処理を実行する動画像復元装置であり、
動画像データを構成するフレームを分割したブロック単位で、色成分毎の空間間引き処理データを入力し、色成分データ個別の空間伸長処理を実行する空間伸長処理部を有し、
前記空間伸長処理部は、
各色成分データ各々について、異なる位相での空間伸長処理を実行する構成を有することを特徴とする動画像復元装置。 - 前記空間伸長処理部は、
画素ライン毎に位相の異なる空間伸長処理を実行する構成であることを特徴とする請求項12に記載の動画像復元装置。 - 前記動画像復元装置は、さらに、
時間方向伸長処理を実行する時間方向伸長処理部を有し、
前記空間間引き処理および時間方向間引き処理の両者あるいはいずれかを選択的に実行する構成を有することを特徴とする請求項12に記載の動画像復元装置。 - 前記動画像復元装置は、さらに、
ブロック対応の間引き態様情報を入力し、該間引き態様情報に基づいて、前記空間間引き処理および時間方向間引き処理の両者あるいはいずれかを選択的に実行する構成を有することを特徴とする請求項14に記載の動画像復元装置。 - 前記空間伸長処理部は、
前記間引き態様情報に含まれる空間間引き方向に従った空間伸長処理を実行する構成であることを特徴とする請求項15に記載の動画像復元装置。 - 動画像変換方法であり、
各画素に単一色成分データを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データを入力する動画像データ入力ステップと、
前記動画像データを入力し、色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の空間間引き処理を実行する空間間引き処理ステップを有し、
前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の代表値を選択して、選択した代表値からなる空間間引きデータを生成することを特徴とする動画像変換方法。 - 前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々についての個別の代表値選択処理において、代表値の選択位置としてのサンプル点を、色成分データ各々について異なる位置に設定して代表値選択処理を実行することを特徴とする請求項17に記載の動画像変換方法。 - 前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々についての個別の代表値選択処理において、代表値の選択位置としてのサンプル点に対応する画素位置に処理対象の色成分データが設定されていない場合、周囲の画素位置にある同一の色成分データを持つ画素の画素値に基づく補間処理を実行してサンプル点の画素値を算出し、算出画素値を代表値として設定する処理を実行することを特徴とする請求項17に記載の動画像変換方法。 - 前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々についての個別の代表値選択処理において、代表値の選択位置としてのサンプル点を画素ライン毎に異なる位置に設定し、画素ライン毎に位相の異なる空間間引き処理を実行することを特徴とする請求項17に記載の動画像変換方法。 - 前記画像変換方法は、さらに、
前記入力部から動画像データを入力し、該動画像データを構成するフレーム毎にブロック分割処理を実行するブロック分割ステップを有し、
前記空間間引き処理ステップは、
前記ブロック分割ステップの生成したブロックデータを入力し、ブロック単位で代表値選択処理を実行することを特徴とする請求項17に記載の動画像変換方法。 - 前記画像変換方法は、さらに、
前記ブロック分割ステップにおいて分割された各ブロックにおける被写体の動きを検出する動き検出ステップを有し、
前記空間間引き処理ステップは、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き情報に基づいて決定した態様において空間間引き処理を実行することを特徴とする請求項21に記載の動画像変換方法。 - 前記動き検出ステップは、
動画像データを構成する異なるフレームの比較に基づく動きベクトルの検出処理を実行することを特徴とする請求項22に記載の動画像変換方法。 - 前記空間間引き処理ステップは、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き情報に基づいて決定される空間間引き方向に従った空間間引き処理を実行することを特徴とする請求項22に記載の動画像変換方法。 - 前記動画像変換方法は、さらに、
時間方向間引き処理ステップを有し、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き情報に基づいて、空間間引き処理および時間方向間引き処理の両者あるいはいずれかを選択的に実行することを特徴とする請求項22に記載の動画像変換方法。 - 前記動画像変換方法は、さらに、
色モザイク画像データに基づいて各色成分データの信号を生成するデモザイク処理ステップを有し、
前記動き検出ステップにおいて検出したブロック間の移動量が所定量以下である場合に、空間間引きを実行することなくデモザイク処理および時間方向間引き処理を実行することを特徴とする請求項22に記載の動画像変換方法。 - 前記動画像変換方法は、さらに、
単板カラー方式の撮像素子を備えた撮像部における動画像撮像ステップを有し、
前記動画像データ入力ステップは、
前記動画像撮像ステップにおいて撮像された動画像データを入力するステップであることを特徴とする請求項17乃至26いずれかに記載の動画像変換方法。 - 動画像変換データの復元処理を実行する動画像復元方法であり、
動画像データを構成するフレームを分割したブロック単位で、色成分毎の空間間引き処理データを入力し、色成分データ個別の空間伸長処理を実行する空間伸長処理ステップを有し、
前記空間伸長処理ステップは、
各色成分データ各々について、異なる位相での空間伸長処理を実行するステップであることを特徴とする動画像復元方法。 - 前記空間伸長処理ステップは、
画素ライン毎に位相の異なる空間伸長処理を実行することを特徴とする請求項28に記載の動画像復元方法。 - 前記動画像復元方法は、さらに、
時間方向伸長処理を実行する時間方向伸長処理ステップを有し、
前記空間間引き処理および時間方向間引き処理の両者あるいはいずれかを選択的に実行することを特徴とする請求項28に記載の動画像復元方法。 - 前記動画像復元方法は、さらに、
ブロック対応の間引き態様情報を入力し、該間引き態様情報に基づいて、前記空間間引き処理および時間方向間引き処理の両者あるいはいずれかを選択的に実行することを特徴とする請求項30に記載の動画像復元方法。 - 前記空間伸長処理ステップは、
前記間引き態様情報に含まれる空間間引き方向に従った空間伸長処理を実行することを特徴とする請求項31に記載の動画像復元装置。 - 動画像変換処理を実行するコンピュータ・プログラムであり、
各画素に単一色成分データを保持する色モザイク画像データによって構成される動画像データを入力する動画像データ入力ステップと、
前記動画像データを入力し、色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の空間間引き処理を実行する空間間引き処理ステップを有し、
前記空間間引き処理ステップは、
色モザイク画像データを構成する色成分データ各々について個別の代表値を選択して、選択した代表値からなる空間間引きデータを生成するステップであることを特徴とするコンピュータ・プログラム。 - 動画像変換データの復元処理を実行するコンピュータ・プログラムであり、
動画像データを構成するフレームを分割したブロック単位で、色成分毎の空間間引き処理データを入力し、色成分データ個別の空間伸長処理を実行する空間伸長処理ステップを有し、
前記空間伸長処理ステップは、
各色成分データ各々について、異なる位相での空間伸長処理を実行するステップとして設定されていることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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