JP7490100B2 - ユーザデバイスに適用される自然の手持ち式の動きを用いた超解像 - Google Patents
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Description
シーンをキャプチャすることに関連して、携帯電話などのユーザデバイスは、デジタル一眼レフ(DSLR)カメラなどの他のデバイスによってキャプチャされレンダリングされるシーンの画像よりも解像度が低いことが多いシーンの画像を作成する。これらのユーザデバイスによって取り込まれた画像はまた、これらのユーザデバイスによって許可される比較的小さい物理的センササイズが当該ユーザデバイスのカメラの空間分解能を制限するため、ノイズが高く、より低いダイナミックレンジを有し得る。当該ユーザデバイスの画像センサはまた、より小さいアパーチャを有し、ユーザデバイスのカメラの集光能力およびより小さいピクセルを制限し、スマートフォンがキャプチャされた画像を処理するために使用する信号対雑音比を減少させる。
本開示は、ユーザデバイスによってキャプチャされたシーンの超解像画像を生成するためのシステムおよび技術を説明する。自然な手持ち式の動きは、シーンの画像の複数のフレームにわたって、色平面を形成するために超解像コンピューティング技術の使用を可能にするサブピクセルオフセットを導入し、その色平面は、シーンの超解像画像を生成するために累積され、マージされる。これらのシステムおよび技法は、デモザイクに依存し、有彩色エイリアシング、偽勾配、およびモアレパターンなどの有害なアーチファクトなしにシーンの超解像画像を提供する他のシステムおよび技法よりも利点を提供する。
対応する。
本開示は、シーンの超解像画像を生成する技術およびシステムを説明する。ユーザデバイスに適用される自然な手持ち式の動きを使用する超解像のための当該説明されるシステムおよび方法の特徴および概念は、任意の数の異なる環境、システム、デバイス、および/または様々な構成において実施され得るが、態様は、以下の例示的なデバイス、システム、および構成の文脈において説明される。
図1は、ユーザデバイス102に適用される自然な手持ち式の動き110を使用する超解像の様々な態様が実行される動作環境例100を示す。図示のように、ユーザデバイス102は、シーンの画像の複数のフレームに対応する当該シーンの画像の変化(104,106,および108)をキャプチャしている。スマートフォンとして図示されているが、ユーザデバイス102は、タブレットまたは専用のカメラなど、画像キャプチャ機能を有する別のタイプのデバイスであってもよい。
、伝搬信号を除外する。CRM118は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、スタティックRAM(SRAM)、ダイナミックRAM(DRAM)、不揮発性RAM(NVRAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、または超解像マネジャー120を記憶するために使用可能なフラッシュメモリなどの任意の適切なメモリまたは記憶装置を含み得る。
00を示す。例示的態様300は、図1および図2の要素を使用することができ、計算を実行し、色平面を累積し、色平面を組み合わせることは、図1のユーザデバイス102によって実行され、サブピクセルオフセットを有する複数のフレームは、図2の複数のフレーム202である。
平面、および緑色画像平面)にフィルタリングされた、画像の表現とすることができる。次いで、ユーザデバイス102は、それぞれの色固有の画像平面を参照フレームに位置合わせする。
例示的な方法500および600は、ユーザデバイスによってキャプチャされたシーンの超解像画像を生成することに関連付けられる1つまたは複数の態様に従って、図5および図6を参照して説明される。一般に、本明細書で説明される構成要素、モジュール、方法、および動作はいずれも、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア(例えば、固定論理回路)、手動処理、またはそれらの任意の組合せを使用して実施され得る。当該例示的な方法のいくつかの動作は、コンピュータ処理システムに対してローカルおよび/またはリモートであるコンピュータ可読記憶メモリに記憶された実行可能な命令の一般的な文脈で説明され得、実施形態は、ソフトウェアアプリケーション、プログラム、関数などを含み得る。代替的に又は追加的に、本明細書で説明される機能性のいずれかは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、特定用途向け標準製品(ASSP)、システムオンチップシステム(SoC)、または、CPLD(Complex Programmable Logic Device)のような、かつ、これらに限定されない
、1つまたは複数のハードウェア論理構成要素によって少なくとも部分的に実行され得る。
重複する方法で、または、繰り返しの態様で実施され得るため、当該動作は、必ずしも図5に示される、または本明細書で説明される順序に限定されない。さらに、方法500によって表される動作は、図1のユーザデバイス102によって実行されているという文脈において説明されるが、当該動作(または当該動作の一部)は、超解像マネジャー120の命令(または命令の一部)を含むサーバまたはクラウドコンピューティングデバイスのような、計算能力を有する1つまたは複数の他のデバイスによって実行され得る。
レームをキャプチャし(たとえば、ブロック502)、そして、サーバまたはクラウドコンピューティングデバイスに複数のフレームを送信し、または、サーバまたはクラウドコンピューティングデバイスと共有することができる。そのようなサーバまたはクラウドコンピューティングデバイスは、超解像計算を行い(例えば、ブロック504および506)、色平面を累積し(例えば、ブロック508)、そして、当該シーンの超解像画像をユーザデバイス102に送り返すことができる。
題は、説明された特定の特徴または方法に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、当該特定の特徴および方法は、ユーザデバイスに適用される手持ち式の動きを使用する超解像が実施され得る例示的な方法として開示される。
例1:シーンの超解像画像をレンダリングするために使用される方法であって、当該方法はユーザデバイスによって実行され、バーストシーケンスにおいて、シーンの画像の複数のフレームをキャプチャすることを含み、上記複数のフレームは、当該複数のフレームのキャプチャ中の当該ユーザデバイスの動きによる画像のそれぞれの相対的なサブピクセルオフセットを有し、上記方法はさらに、ガウス半径基底関数カーネルを計算すること、および、ロバスト性モデルを計算することを含む、キャプチャされた複数のフレームを使用して超解像計算を実行することと、当該超解像計算に基づいて色平面を累積することと、累積された色平面を結合して、当該シーンの超解像画像を生成することと、シーンの超解像画像をレンダリングすることとを含む。
、複数の異なるプロセッサであり、中央処理ユニット、画像処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、または、グラフィック処理ユニットを含む。
例17:実施例10~12に記載の方法のいずれかを実行するための手段を含むシステム。
Claims (15)
- シーンの超解像画像をレンダリングするために使用される方法であって、
シーンの複数のフレームを取得することを含み、前記複数のフレームは、それぞれの相対的なピクセルオフセットを有し、前記方法は、さらに、
前記複数のフレームを使用して超解像計算を実行することを含み、前記超解像計算は、
ロバスト性モデルを計算することを含み、前記ロバスト性モデルを計算することは、統計的近傍モデルを使用して色平均および空間標準偏差を求めることを含み、前記方法は、さらに、
前記超解像計算に基づいて、色平面を累積することと、
前記累積された色平面に基づいて、前記シーンの超解像画像を生成することと、
前記シーンの前記超解像画像を、表示のために提供することとを含む、方法。 - 前記超解像計算を実行することは、前記シーンにおける前記複数のフレームの画素の前記色平面への寄与を決定する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のフレームは、前記複数のフレームをキャプチャ中のユーザデバイスの動きによるそれぞれの相対的なピクセルオフセットを有し、前記ユーザデバイスの前記動きは、前記複数のフレームをキャプチャ中の前記ユーザデバイスのユーザによってなされる自然な手持ち式の動き、または前記ユーザデバイスと関連付けられる機構によってなされる機械的に適用される動きの少なくとも1つに対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記超解像計算を実行することは、ガウス半径基底関数カーネルの計算、または前記複数のフレームの各々からの画素信号のフィルタリングの少なくとも1つを実行して、色チャネルごとに色固有の画像平面を生成することを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記超解像計算を実行することは、前記色固有の画像平面を参照フレームに位置合わせすることを含む、請求項4に記載の方法。
- 各前記色チャネルは、赤色チャネル、青色チャネル、緑色チャネルに対応する、請求項4~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ガウス半径基底関数カーネルを計算することは、前記参照フレームに位置合わせされた前記色固有の画像平面の局所勾配構造テンソルを分析することに基づいてカーネル共分散行列を計算することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記局所勾配構造テンソルは、前記参照フレームに含まれるコンテンツのエッジ、コーナー、またはテクスチャ領域に対応する、請求項7に記載の方法。
- 前記ロバスト性モデルを計算することは、前記統計的近傍モデルを使用して空間的色標準偏差または平均差を計算する、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- バーストシーケンスにおいて、前記シーンの前記複数のフレームをキャプチャすることをさらに含み、前記キャプチャされたシーンの前記複数のフレームは、それぞれの相対的なピクセルオフセットを有する、請求項1に記載の方法。
- それぞれの相対的なピクセルオフセットを有する前記複数のフレームは、少なくともサブピクセルオフセットだけオフセットされる、請求項1に記載の方法。
- ユーザデバイスであって、前記ユーザデバイスは、
1つまたは複数のプロセッサと、
ディスプレイと、
超解像マネジャーアプリケーションの命令を含むコンピュータ可読媒体とを備え、前記命令は前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ユーザデバイスに、 シーンの複数のフレームを取得するように指示し、前記複数のフレームは、当該複数のフレームにわたるそれぞれの相対オフセットを有し、
前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、前記シーンの前記複数のフレームを使用して超解像計算を実行するように指示し、前記超解像計算は、
ロバスト性モデルの計算を含み、前記ロバスト性モデルの計算は、統計的近傍モデルを使用して色平均および空間標準偏差を求めることを含み、
前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、前記超解像計算に基づいて、色平面を累積するように指示し、
前記1つまたは複数のプロセッサを使用して、前記累積された色平面に基づいて、前記シーンの超解像画像を生成するように指示し、
前記ディスプレイに、前記シーンの前記超解像画像を提供するように指示する、ユーザデバイス。 - 前記1つまたは複数のプロセッサは、複数の異なるプロセッサであり、中央処理ユニット、画像処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、またはグラフィック処理ユニットを含む、請求項12に記載のユーザデバイス。
- 前記複数の異なるプロセッサである前記1つまたは複数のプロセッサは、パイプライン処理を使用して前記超解像計算を実行する、請求項13に記載のユーザデバイス。
- コンピュータに、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法を実行させるためのプログラム。
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