JP6132610B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、及び、画像処理方法に関する。
The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method.
撮像素子から読み出された画像データのノイズ成分を精度良く除去するために多階層処理を行うことがある。また、画像データから特徴点追跡を効率良く行うために同様に多階層処理を行うこともある。 Multi-layer processing may be performed to accurately remove noise components of image data read from the image sensor. Similarly, multi-layer processing may be performed in order to efficiently perform feature point tracking from image data.
一般的に多階層処理では、撮像素子から読み出した画像データを階層的な複数の処理ステップでの低域通過フィルタ処理とダウンサンプリング処理とを行なうことにより、入力画像を複数の周波数成分に分離している。分離された各階層において、ノイズ除去など各種フィルタ処理を行う。その後、下位階層の画像を拡大して各階層の画像を合成することにより最終的な出力画像データとしている。 In general, in multi-hierarchy processing, image data read from an image sensor is subjected to low-pass filter processing and down-sampling processing in a plurality of hierarchical processing steps to separate an input image into a plurality of frequency components. ing. In each separated hierarchy, various filter processes such as noise removal are performed. Thereafter, the lower-level image is enlarged and the images of the respective layers are combined to obtain final output image data.
上記多階層処理では、各階層でローパスフィルタ等のフィルタ処理において多タップ処理を行う。各階層の画像端で多タップ処理を行う場合は、階層ごとに無効画素領域に余分画素を確保する必要がある。無効画素領域においてもローパスフィルタとダウンサンプリング処理が行われるため、下位階層において余分画素を確保するときは上位階層ではほぼ倍の画素数が必要となり、最上位階層においては多くの余分画素が必要になってしまう。例えば、5階層処理で各階層のローパスフィルタを水平3タップにした場合、各階層で必要な余分画素数を図7を参照して説明する。 In the multi-layer processing, multi-tap processing is performed in filter processing such as a low-pass filter in each layer. When multi-tap processing is performed at the image edge of each layer, it is necessary to secure extra pixels in the invalid pixel region for each layer. Since the low-pass filter and downsampling process are performed even in the invalid pixel area, when securing extra pixels in the lower layer, approximately twice as many pixels are required in the upper layer, and many extra pixels are required in the upper layer. turn into. For example, when the low-pass filter of each layer is set to three horizontal taps in the five-layer process, the number of extra pixels required in each layer will be described with reference to FIG.
図7は、従来の各階層の画像端の処理方法を示す図である。図7において、右側が有効画素領域で左側が無効画素領域である。無効画素領域に注目すると、第4階層では1画素必要である。さらに第3階層では3画素、第2階層では7画素、第1階層では15画素必要となる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional method for processing the image edge of each layer. In FIG. 7, the right side is an effective pixel region and the left side is an invalid pixel region. Focusing on the invalid pixel area, one pixel is required in the fourth layer. Furthermore, 3 pixels are required in the third layer, 7 pixels in the second layer, and 15 pixels in the first layer.
フィルタ精度や画質を向上させるためにはフィルタのタップ数は多いほうが良い。しかしフィルタのタップ数を増やすと、入力画像データにおいて必要な余分画素数はさらに多くなる傾向にある。 In order to improve filter accuracy and image quality, it is better that the number of filter taps is larger. However, if the number of filter taps is increased, the number of extra pixels required in the input image data tends to increase.
無効画素領域の余分画素数が多くなると、その分だけ入力画像全体に対して有効画素領域で確保できる画素数が少なくなり、出力画像の画角が狭くなってしまうという問題があった。さらに、各階層の無効画素領域に対しても有効画素領域と同様にローパスフィルタ,ダウンサンプリング処理を行うため、有効画素領域のみ処理する場合に比較して余分な処理時間がかかってしまうという問題があった。 When the number of extra pixels in the invalid pixel area increases, there is a problem that the number of pixels that can be secured in the effective pixel area with respect to the entire input image decreases, and the angle of view of the output image becomes narrow. Further, since the low-pass filter and down-sampling processing are performed for the invalid pixel area of each layer in the same manner as the effective pixel area, it takes extra processing time compared to processing only the effective pixel area. there were.
上記問題に対して特許文献1では、多階層処理の際に各階層において無効画素領域の余分画素を近傍の有効画素領域からコピー行うことにより、各階層における余分画素を確保している。
With respect to the above problem,
特許文献2では、追跡する特徴点が画像端の無効画素領域にある場合、上位階層の画像をアフィン変換し、特徴点を画像の中心方向を移動することによって抽出し、その後逆アフィン変換を施している。上記処理によって、多階層処理において視野率が低下しても無効画素領域で特徴点を抽出することができる。
In
しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、無効画素領域の画素を同じ階層の有効領域の画素からコピーするため、下位階層において画像端における画素の重心が中心からずれてしまい、画質が低下してしまうという問題があった。
However, in the conventional technique disclosed in
また、上述の特許文献2に開示された従来技術では、アフィン変換回路が必要になるため、回路規模が増大してしまう。また、変換処理により画質が劣化してしまうため、ノイズ除去などの現像処理には適応が困難である。
Moreover, in the prior art disclosed in
そこで本発明は、多階層処理において、簡単な回路で無効画素領域の画素数を最小限にし、各階層における画像端の画素の重心ずれが少なくなる画像処理技術を提供する。 Accordingly, the present invention provides an image processing technique that minimizes the number of pixels in the invalid pixel area with a simple circuit and reduces the center-of-gravity shift of pixels at the image edge in each layer in multi-layer processing.
上記目的を達成するために、本発明は、
原画像データに対してダウンサンプリング処理を繰り返し行って、画素数が夫々異なる複数の階層の画像データを生成する画像処理装置であって、
入力された画像データにおける有効画素領域外の無効画素領域に余分画素を生成する処理を施す余分画素生成手段と、
前記余分画素を含む画像データに対して、所定タップ数に応じたフィルタ処理及びダウンサンプリング処理を施すサンプリング処理手段と、
を備え、
前記余分画素生成手段は、
第2の階層の画像データを生成する処理において、前記第2の階層よりも上位階層である第1の階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素を複製して余分画素を生成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
An image processing apparatus that repeatedly performs downsampling processing on original image data to generate image data of a plurality of layers having different numbers of pixels,
Extra pixel generation means for performing a process of generating extra pixels in the invalid pixel area outside the effective pixel area in the input image data;
Sampling processing means for performing filter processing and downsampling processing according to a predetermined number of taps for the image data including the extra pixels,
With
The extra pixel generation means includes
In the process of generating the image data of the second hierarchy, the extra pixels used in the process of generating the image data of the first hierarchy that is higher than the second hierarchy are duplicated to generate the extra pixels. It is characterized by that.
本発明によれば、多階層処理において、簡単な回路で無効画素領域の画素数を最小限にし、各階層における画像端の画素の重心ずれが少なくなる画像処理技術を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an image processing technique in which the number of invalid pixel areas is minimized with a simple circuit in multi-layer processing, and the center-of-gravity shift of pixels at the image edge in each layer is reduced.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[実施形態1]
以下、図1乃至5を参照して、本発明の実施形態1について説明する。図1は、本発明の画像処理装置の実施形態1の機能ブロック図である。当該画像処理装置は、例えば、カメラなどの撮像装置として実現することができる。また、カメラに限らず、撮影機能を有する装置であれば、ビデオカメラ、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等であってもよい。また、撮影機能が無い場合であっても、メモリに記憶されたRAWデータを処理する装置として実現することもできる。
[Embodiment 1]
Hereinafter,
図1において、結像光学部101はレンズや絞り等からなり、フォーカス調節や露出調節を行う。撮像素子102は光学像を電気信号に変換するCCD、CMOS等である。A/D変換回路103は撮像素子102からのアナログ画像信号をデジタル画像データに変換する。多階層画像生成部104はA/D変換回路103から出力された原画像データから複数の異なる帯域のデジタル画像データを生成し、多階層画像を出力する。信号処理部105には多階層画像生成部104から入力された多階層画像に対し、ノイズ除去、ガンマ処理、補間処理、マトリクス変換、合成処理等を施して映像データを作成する。メモリインタフェース(I/F)106はメモリ(DRAM)108との間で映像データや各種制御データの書き込み/読み出しを行う。CPU107は各種制御を司る制御部として機能する。表示部109は液晶モニター等からなり、信号処理部105にて作成された映像データを随時表示し、使用者がリアルタイムで被写体の様子を観察できるようにする。
In FIG. 1, the imaging
なお、図1の画像処理装置において、所定のブロックは専用ロジック回路やメモリを用いてハードウェア的に構成されてもよい。或いは、メモリに記憶されている処理プログラムをCPU等のコンピュータが実行することにより、ソフトウェア的に構成されてもよい。 In the image processing apparatus of FIG. 1, the predetermined block may be configured by hardware using a dedicated logic circuit or a memory. Alternatively, the processing program stored in the memory may be configured by software by a computer such as a CPU executing the processing program.
以上の構成において結像光学部101に入射した光は撮像素子102の受光面に結像され、撮像素子102からアナログ画像信号として出力される。アナログ画像信号はA/D変換回路103でデジタル画像データ(RAWデータ)に変換され、多階層画像生成部104に入力される。
In the above configuration, the light incident on the imaging
図2は、多階層画像生成部104の構成を示すブロック図である。図2において多階層画像生成部104は、余分画素生成部、ディレイライン(DL)ブロック、低域通過フィルタ(LPF)ブロックおよびダウンサンプリング(DS)ブロックを含む処理回路201から204を複数段直列に接続して構成される。本実施形態では、LPFは例えば水平、垂直3タップフィルタで構成することができる。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-layer
図2を参照して多階層画像生成部104における処理について説明する。多階層画像生成部104に入力画像データSinが入力される。Sinは、A/D変換回路から出力された原画像データである。Sinは分岐し、一方はそのまま出力されて、入力画像と同じサイズの第1階層画像Sout1となる。Sinのもう一方は余分画素生成部1に入力される。余分画素生成部1は画像端の無効画素領域に余分画素を生成し、DL1に出力する。DL1は後段で垂直方向にローパスフィルタを掛けるために異なるラインの画像データを保管し、待ち合わせて出力する。DL1から出力された画像データに対してLPF1は水平・垂直方向にローパスフィルタ処理を行う。そしてDS1で水平・垂直方向に2分の1サイズにダウンサンプリングされ、第2階層の出力画像データSout2として生成されて後段及び外部に出力される。同様の処理を複数回実行することで、Sout2、Sout3、Sout4から入力される画像データを使用して第3階層の出力画像データSout3および第4階層の出力画像データSout4、第5階層の出力画像データSout5が生成される。
With reference to FIG. 2, processing in the multilevel
上記の処理により、本実施形態では多階層画像生成部104は入力画像を5つの階層に分割し、各階層画像Sout1〜Sout5は、最上位階層である第1階層に対して等倍、2分の1、4分の1、8分の1、16分の1の画像データを出力する。また、ローパスフィルタ処理を段階的に施しているので、高周波成分が段階的に除去され、生成されるデジタル画像データの帯域も段階的に低域寄りになる。なお、階層数およびダウンサンプリング倍率はこの限りではなく、また、適用するフィルタを変更して入力画像を他の周波数帯域に分割する等の構成にしてもよい。
Through the above processing, in the present embodiment, the multi-layer
図3を参照して、実施形態1における各階層の画像端の処理方法について説明する。図3において、入力される画像データの左端部における画素をA1からM1とする。したがってA1〜M1は第1階層(Sout1)、A2〜G2は第2階層(Sout2)、A3〜D3は第3階層(Sout3)、A4〜C4は第4階層(Sout4)、A5は第5階層(Sout5)となる。第1階層から第4階層までの画像データは、処理回路201から204での処理対象の画像データである。それと同時に、第2階層から第5階層の画像データは、処理回路201から204からの出力画像データである。
With reference to FIG. 3, the processing method of the image edge of each hierarchy in
点線より左側が無効画素領域、右側が有効画素領域である。有効画素領域の左端画素の座標を0とし、横軸をとっている。無効画素領域の余分画素の画素数は水平方向が1画素である。説明を簡単にするためにローパスフィルタの水平方向タップ数を3タップ、フィルタ係数を[1,2,1]とし、上位階層の同位置および左右の3画素に対してフィルタを掛ける。なお、ここでは3タップのフィルタを用いるために余分画素は1画素で足りるが、タップ数に応じて余分画素の画素数も増加する。例えば、5タップであれば、2画素、7タップであれば3画素になる。 The invalid pixel area is on the left side of the dotted line, and the effective pixel area is on the right side. The coordinate of the leftmost pixel in the effective pixel area is 0, and the horizontal axis is taken. The number of extra pixels in the invalid pixel area is one pixel in the horizontal direction. In order to simplify the description, the number of horizontal taps of the low-pass filter is 3 taps, the filter coefficient is [1, 2, 1], and a filter is applied to the same position in the upper layer and the left and right 3 pixels. Here, since a 3-tap filter is used, one extra pixel is sufficient, but the number of extra pixels increases according to the number of taps. For example, if it is 5 taps, it becomes 2 pixels, and if it is 7 taps, it becomes 3 pixels.
ダウンサンプリングはローパスフィルタ出力を1画素ごとに間引いて出力する。画素と画素をつなぐ線は、DSにおける上位階層と下位階層の画素の関係を表している。例えばB2の画素値は(A1+B1+C1)/4で表すことができる。無効画素領域におけるハッチングブロックは、無効画素のうち、本実施形態では使用されないものを示している。各階層における余分画素を、すべて無効画素領域の画素からのローパスフィルタおよびダウンサンプリングによって生成する場合であれば、これらのハッチングされた画素も必要となる。なお、本実施形態では第1階層における無効画素数は15画素必要になる。 In downsampling, the output of the low-pass filter is thinned out for each pixel and output. The line connecting the pixels represents the relationship between the upper layer and lower layer pixels in the DS. For example, the pixel value of B2 can be represented by (A1 + B1 + C1) / 4. A hatching block in the invalid pixel area indicates an invalid pixel that is not used in the present embodiment. If all the extra pixels in each layer are generated by a low-pass filter and downsampling from the pixels in the invalid pixel region, these hatched pixels are also required. In this embodiment, the number of invalid pixels in the first hierarchy is 15 pixels.
本実施形態では、各下位階層におけるLPF処理時に必要な無効画素領域の画素を、第1階層の余分画素のコピーにより生成する。即ち、第2階層の余分画素A2、第3階層の余分画素A3、及び、第4階層の余分画素A4の各画素値は、余分画素A1の画素値をコピーして用いる。 In the present embodiment, the pixels in the invalid pixel area necessary for the LPF processing in each lower layer are generated by copying the extra pixels in the first layer. That is, the pixel values of the extra pixel A1 are copied and used for the extra pixel A2, the extra pixel A3 of the third hierarchy, and the extra pixel A4 of the fourth hierarchy.
しかし、必ず第1階層の余分画素を使用しなければならないわけではない。例えば、LPF処理を行う階層よりも上位の階層の余分画素をコピーして使うこともできる。この場合、第3階層の余分画素A3の画素値は、余分画素A2の画素値をコピーして用い、第4階層の余分画素A4の画素値は、余分画素A3の画素値をコピーして用いることができる。上位階層の余分画素は、上段の処理回路或いは当該処理回路の余分画素生成部から取得することができる。 However, it is not always necessary to use extra pixels in the first layer. For example, it is possible to copy and use extra pixels in a hierarchy higher than the hierarchy in which LPF processing is performed. In this case, the pixel value of the extra pixel A3 in the third layer is used by copying the pixel value of the extra pixel A2, and the pixel value of the extra pixel A4 in the fourth layer is used by copying the pixel value of the extra pixel A3. be able to. The extra pixels in the upper layer can be acquired from the upper stage processing circuit or the extra pixel generation unit of the processing circuit.
次に図3および図4を参照して、実施形態1における余分画素の生成方法と、特許文献1における無効画素領域の画素を近傍の有効画素領域からコピーする方法とで、重心のずれがどの程度違ってくるかを説明する。フィルタ処理に際し、画素の空間的配置に起因して特に第3階層以下の階層で、有効画素領域方向各階層の画像端において余分画素の重心のずれが生じる。図3を参照して本実施形態による画像端の各画素の重心のずれについて説明する。
Next, referring to FIG. 3 and FIG. 4, what is the deviation of the center of gravity between the extra pixel generation method in the first embodiment and the method of copying the pixel in the invalid pixel region from the neighboring effective pixel region in
まず、画素B2の重心は(−1+0×2+1)/4=0である。画素A2は最上位階層のA1からコピーしているので、画素の座標はA1と同一となる。よって、画素B3の重心は(−1+0×2+2)/4=1/4=0.25となる。同様にして上記の方法で算出すると、B4の重心は(−1+1/4×2+4)/4=7/8≒0.9、A5の重心は(−1+7/8×2+8)/4=35/16≒2.2となる。次に、図4を参照して、無効画素領域の画素を近傍の有効画素領域からコピーした場合の、画像端における各画素の重心のずれ量について説明する。図4は図3の方法と比較して、第2から第4階層における余分画素の生成方法が、同じ階層で近傍の有効画素領域の画素からコピーする方法である点で異なる。即ち、余分画素A2の画素値は、画素B2の画素値をコピーしたものであり、同様に余分画素A3、A4の画素値はそれぞれ画素B3、B4の画素値をコピーしたものである。 First, the center of gravity of the pixel B2 is (−1 + 0 × 2 + 1) / 4 = 0. Since the pixel A2 is copied from A1 in the highest hierarchy, the coordinates of the pixel are the same as A1. Therefore, the center of gravity of the pixel B3 is (−1 + 0 × 2 + 2) /4=1/4=0.25. Similarly, when calculated by the above method, the center of gravity of B4 is (−1 + 1/4 × 2 + 4) /4=7/8≈0.9, and the center of gravity of A5 is (−1 + 7/8 × 2 + 8) / 4 = 35 / 16≈2.2. Next, the shift amount of the center of gravity of each pixel at the image end when the pixels in the invalid pixel area are copied from the neighboring effective pixel areas will be described with reference to FIG. FIG. 4 differs from the method of FIG. 3 in that the method of generating extra pixels in the second to fourth layers is a method of copying from pixels in the neighboring effective pixel region in the same layer. That is, the pixel value of the extra pixel A2 is a copy of the pixel value of the pixel B2, and similarly, the pixel value of the extra pixel A3 and A4 is a copy of the pixel value of the pixels B3 and B4, respectively.
この場合画素B2の重心は(−1+0×2+1)/4=0である。画素A2は画素B2からコピーして、画素B3の重心は(0+0×2+2)/4=1/2=0.5となる。B4の重心は(1/2+1/2×2+4)/4=11/8≒1.4、A5の重心は(11/8+11/8×2+8)/4=97/32≒3.0となり、下位階層ほど重心のずれは大きくなる。 In this case, the center of gravity of the pixel B2 is (−1 + 0 × 2 + 1) / 4 = 0. The pixel A2 is copied from the pixel B2, and the center of gravity of the pixel B3 is (0 + 0 × 2 + 2) /4=1/2=0.5. The center of gravity of B4 is (1/2 + 1/2 × 2 + 4) /4=11/8≈1.4, and the center of gravity of A5 is (11/8 + 11/8 × 2 + 8) /4=97/32≈3.0. The shift of the center of gravity increases as the level increases.
以上の計算結果を比較すると、本実施形態の場合は、第2、第3、第4、第5階層の順で、0:0.25:0,9:2.2 に対し、従来方法では、0:0.5:1.4:3.0 となる。なお、値が0に近いほどずれが小さくなる。このように、本実施形態による余分画素生成方法によれば、無効画素領域の画素を近傍の有効画素領域からコピーする場合に比べて重心のずれを小さくすることができる。 Comparing the above calculation results, in the case of this embodiment, in the order of the second, third, fourth, and fifth layers, 0: 0.25: 0, 9: 2.2 0: 0.5: 1.4: 3.0. Note that the closer the value is to 0, the smaller the deviation. As described above, according to the extra pixel generation method according to the present embodiment, the shift of the center of gravity can be reduced as compared with the case where the pixels in the invalid pixel area are copied from the neighboring effective pixel areas.
以上の本実施形態では、多階層処理において無効画素領域の余分画素数を最小限にすることで、無効画素領域の余分画素をローパスフィルタとダウンサンプリング処理によって生成する方法に比較して処理効率と入力画像に対する出力画像の視野率改善することができる。また、余分画素を有効画素領域からコピーする方法に比較して画像端における画素の重心ずれを少なくすることができる。さらに上記の処理は簡単な回路で実現することができるので回路規模の削減効果が期待できる。 In the present embodiment described above, by reducing the number of extra pixels in the invalid pixel area in the multi-layer process, the processing efficiency is improved as compared with the method in which the extra pixels in the invalid pixel area are generated by the low-pass filter and the downsampling process. The visual field ratio of the output image with respect to the input image can be improved. Further, the center-of-gravity shift of the pixel at the image end can be reduced as compared with the method of copying the extra pixel from the effective pixel region. Furthermore, since the above processing can be realized with a simple circuit, an effect of reducing the circuit scale can be expected.
[実施形態2]
次に実施形態2について説明する。上記の実施形態1では、下位階層における余分画素を、第1階層又は上位階層の余分画素のコピーにより生成した。これに対して実施形態2では、上位階層における無効領域の画素を縮小して下位階層の余分画素を生成する方法と、帯域の異なる上位階層の余分画素をコピーして下位階層の余分画素を生成する方法とを組み合わせて用いる。
実施形態1では、最上位階層である第1階層における無効画素領域の画素をコピーして、第2階層以下の下位階層の余分画素として用いた。しかし無効画素領域と有効画素領域の境界付近にエッジやノイズがあり高周波成分が大きい場合は、低周波数成分の多い下位階層における画像端で高周波成分の影響を大きく受けてしまう可能性がある。そこで本実施形態では、第1階層における余分画素数を実施形態1よりも多く確保する。具体的に実施形態1では1画素だけだったのに対し、後述する図5の例では7画素を確保している。その上で上位階層における余分画素は画素のダウンサンプリングにより生成し、下位階層における余分画素は上位階層の余分画素内から同じ画素数をコピーする。なお、確保すべき画素数は、フィルタのタップ数と処理回路の段数に基づいて決定できる。
[Embodiment 2]
Next,
In the first embodiment, the pixels in the invalid pixel area in the first hierarchy that is the highest hierarchy are copied and used as extra pixels in the lower hierarchy below the second hierarchy. However, when there is an edge or noise near the boundary between the invalid pixel region and the effective pixel region and the high frequency component is large, there is a possibility that the influence of the high frequency component is greatly influenced at the image edge in the lower layer having many low frequency components. Therefore, in the present embodiment, a larger number of extra pixels in the first hierarchy is secured than in the first embodiment. Specifically, in the first embodiment, there is only one pixel, but in the example of FIG. 5 described later, seven pixels are secured. In addition, extra pixels in the upper layer are generated by pixel downsampling, and extra pixels in the lower layer copy the same number of pixels from the extra pixels in the upper layer. The number of pixels to be secured can be determined based on the number of filter taps and the number of processing circuit stages.
図5を用いて実施形態2における余分画素の生成方法について説明する。図5において無効画素領域における水平画素数はA1からG1の7画素である。第2から第4階層における余分画素は以下の手順により生成する。第2、第3階層の画像データにおける余分画素はそれぞれ1階層上位の階層、即ち第1、第2階層の画像データの画素をダウンサンプリングすることにより生成する。第4階層の余分画素は第3階層の余分画素をコピーすることにより生成する。なお、ダウンサンプリングの際にローパスフィルタ処理を施してもよい。例えば、A2の余分画素値を決定する際にA1、B1、C1の画素値につき3タップ、フィルタ係数を[1,2,1]のローパスフィルタ処理を施しても良い。以上の処理により、第2、第3、第4階層における画素D2、B3、B4の重心は0となりずれが無くなる。また、画素A5についても、余分画素A3をコピーしているので、(−4+0×2+8)/4=1となり、実施形態1における2.2と比較して、重心のずれが大幅に減少していることが分かる。 A method of generating extra pixels in the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the number of horizontal pixels in the invalid pixel area is 7 pixels from A1 to G1. Extra pixels in the second to fourth layers are generated by the following procedure. The extra pixels in the second and third layer image data are generated by down-sampling the pixels of the upper layer of one layer, that is, the first and second layer image data. The extra pixels in the fourth layer are generated by copying the extra pixels in the third layer. Note that low-pass filter processing may be performed during downsampling. For example, when determining the extra pixel value of A2, low pass filter processing may be performed with 3 taps for the pixel values of A1, B1, and C1, and a filter coefficient of [1, 2, 1]. As a result of the above processing, the centers of gravity of the pixels D2, B3, and B4 in the second, third, and fourth hierarchies become 0, and there is no deviation. Also, since the extra pixel A3 is copied for the pixel A5, (−4 + 0 × 2 + 8) / 4 = 1 is obtained, and the deviation of the center of gravity is greatly reduced as compared with 2.2 in the first embodiment. I understand that.
以上の実施形態2では、必要な無効画素領域の画素数は、全階層の余分画素をすべて上位階層の画素からダウンサンプリングによって生成する場合の半分程度になり、重心のずれもより少なくなる。よって、実施形態2における余分画素の生成方法は、実施形態1よりも無効画素領域の画素数を多く確保できる場合に有効な方法である。 In the second embodiment described above, the number of necessary invalid pixel regions is about half that in the case where all the extra pixels in all layers are generated by downsampling from the pixels in the upper layer, and the deviation of the center of gravity is further reduced. Therefore, the extra pixel generation method in the second embodiment is an effective method when a larger number of pixels in the ineffective pixel region can be secured than in the first embodiment.
[実施形態3]
次に実施形態3を説明する。上記の実施形態1では、下位階層における余分画素を、第1階層又は上位階層の余分画素のコピーにより生成した。これに対して実施形態3では、下位階層の余分画素を、帯域の異なる上位階層の無効画素領域における余分画素と、同じ階層の有効画素領域における余分画素とをある係数比で重み付け加算して生成する。図6を用いて実施形態3における余分画素の生成方法について説明する。図6において無効画素領域における水平画素数はA1の1画素である。第2から第4階層における余分画素は以下の手順により生成する。画素A2は第1階層の無効画素領域における余分画素A1のα1倍と第2階層の有効画素領域における近傍の画素B2の(1−α1)倍とを足し合わせた値を生成する。同様にしてA3およびA4画素を算出することにより各階層の余分画素を生成する。なお、下位階層で用いる係数α2、α3はα1と同じ値であっても良いし、異なる値であっても良い。
[Embodiment 3]
Next,
係数αの値が1に近くなるほどA1の画素値の割合が大きくなり、値が0に近くなるほど同じ階層の有効画素領域の画素の割合が大きくなる。従って、無効画素領域と有効画素領域の境界付近にエッジやノイズがあり高周波成分が大きい場合は、高周波を含むA1の画素値の割合を少なくし、同階層の有効画素領域の画素の割合を大きくする方が画像端での高周波成分の影響を少なくすることができる。一方、無効画素領域と有効画素領域の境界付近で特に高周波成分が大きくない場合、A1の画素値の割合を高くして、重心のずれを少なくすることができる。この傾向は、階層が下に行くほど強くなり、例えば、第4階層では、有効画素は高周波成分がかなり欠落しているので、無効画素領域と有効画素領域の境界付近に高周波成分が多く含まれている場合にはA1の割合を上位階層よりも更に下げる方が望ましい。例えばα1>α2>α3とすることができる。逆に境界付近に高周波成分が多く含まれていない場合には、例えばα1=α2=α3とすることができる。 The closer the value of the coefficient α is to 1, the larger the ratio of the pixel value of A1, and the closer the value is to 0, the larger the ratio of the pixels in the effective pixel area of the same hierarchy. Therefore, when there is an edge or noise near the boundary between the invalid pixel area and the effective pixel area and the high frequency component is large, the ratio of the pixel value of A1 including the high frequency is decreased, and the ratio of the pixels in the effective pixel area of the same layer is increased. This can reduce the influence of high-frequency components at the image edge. On the other hand, when the high frequency component is not particularly large near the boundary between the invalid pixel region and the effective pixel region, the ratio of the pixel value of A1 can be increased to reduce the shift of the center of gravity. This tendency becomes stronger as the hierarchy goes down. For example, in the fourth hierarchy, since the effective pixels are considerably lacking in high-frequency components, many high-frequency components are included near the boundary between the invalid pixel area and the effective pixel area. If this is the case, it is desirable to lower the ratio of A1 further than the upper hierarchy. For example, α1> α2> α3. On the other hand, when many high-frequency components are not included near the boundary, for example, α1 = α2 = α3.
本実施形態では、必要な無効画素領域の画素数は、実施形態1と同じで1画素である。また、実施形態2と同様、無効画素領域と有効画素領域の境界付近にエッジやノイズがあり高周波成分が大きい場合で、無効画素領域の画素数をあまり確保できない場合に有効である。すなわち、無効画素領域の画素数を最小限にしながら、係数αの値を制御することで境界付近に高周波成分が大きい場合に対応することができる。 In the present embodiment, the necessary number of pixels in the invalid pixel area is the same as that in the first embodiment, which is one pixel. Similarly to the second embodiment, this is effective when there is an edge or noise near the boundary between the invalid pixel area and the effective pixel area and the high frequency component is large and the number of pixels in the invalid pixel area cannot be secured. That is, by controlling the value of the coefficient α while minimizing the number of pixels in the invalid pixel region, it is possible to cope with a case where a high frequency component is large near the boundary.
なお、原画像データの全体を有効画素領域とすることもできる。この場合、最上段の処理回路201の余分画素生成部1は、第1階層の無効画素領域のA1画素を、原画像データの有効画素領域端部の画素B1をコピーして生成する。2段目以降の余分画素生成部では上位階層の余分画素を使って対象階層の余分画素を算出することができる。よって、すべての階層で有効画素領域からコピーする場合に比べて、下位階層における余分画素の重心ずれを少なくすることができる。
The entire original image data can also be used as an effective pixel area. In this case, the extra
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other examples)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (8)
入力された画像データにおける有効画素領域外の無効画素領域に余分画素を生成する処理を施す余分画素生成手段と、Extra pixel generation means for performing a process of generating extra pixels in the invalid pixel area outside the effective pixel area in the input image data;
前記余分画素を含む画像データに対して、所定タップ数に応じたフィルタ処理及びダウンサンプリング処理を施すサンプリング処理手段と、Sampling processing means for performing filter processing and downsampling processing according to a predetermined number of taps for the image data including the extra pixels,
を備え、 With
前記余分画素生成手段は、The extra pixel generation means includes
第2の階層の画像データを生成する処理において、前記第2の階層よりも上位階層である第1の階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素を複製して余分画素を生成することを特徴とする画像処理装置。In the process of generating the image data of the second hierarchy, the extra pixels used in the process of generating the image data of the first hierarchy that is higher than the second hierarchy are duplicated to generate the extra pixels. An image processing apparatus.
上位階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素と同じ画素数の余分画素を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。The image processing apparatus according to claim 1, wherein an extra pixel having the same number of pixels as an extra pixel used in a process of generating image data of an upper layer is generated.
所定の階層以下においてのみ、上位階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素を複製して余分画素を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。The image processing apparatus according to claim 1, wherein an extra pixel is generated by duplicating an extra pixel used in a process of generating image data of an upper hierarchy only at a predetermined hierarchy or lower.
入力された画像データにおける有効画素領域外の無効画素領域に余分画素を生成する処理を施す余分画素生成手段と、Extra pixel generation means for performing a process of generating extra pixels in the invalid pixel area outside the effective pixel area in the input image data;
前記余分画素を含む画像データに対して、所定タップ数に応じたフィルタ処理及びダウンサンプリング処理を施すサンプリング処理手段と、Sampling processing means for performing filter processing and downsampling processing according to a predetermined number of taps for the image data including the extra pixels,
を備え、With
前記余分画素生成手段は、The extra pixel generation means includes
第2の階層の画像データを生成する処理において、前記第2の階層よりも上位階層である第1の階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素と、前記入力された画像データの有効画素領域の端部の画素とを重み付け加算して余分画素を生成することを特徴とする画像処理装置。In the process of generating the image data of the second hierarchy, the extra pixels used in the process of generating the image data of the first hierarchy that is higher than the second hierarchy, and the input image data An image processing apparatus, wherein extra pixels are generated by weighted addition of pixels at an end of an effective pixel region.
入力された画像データにおける有効画素領域外の無効画素領域に余分画素を生成する処理を施す工程と、
前記余分画素を含む画像データに対して、所定タップ数に応じたフィルタ処理及びダウンサンプリング処理を施すサンプリング処理工程と、
を含み、
第2の階層の画像データを生成する処理において、前記第2の階層よりも上位階層である第1の階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素を複製して余分画素を生成することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for repeatedly performing downsampling processing on original image data to generate image data of a plurality of layers each having a different number of pixels,
A process of generating extra pixels in the invalid pixel area outside the effective pixel area in the input image data;
A sampling processing step for performing filtering processing and downsampling processing according to a predetermined number of taps for the image data including the extra pixels,
Including
In the process of generating the image data of the second hierarchy, the extra pixels used in the process of generating the image data of the first hierarchy that is higher than the second hierarchy are duplicated to generate the extra pixels. An image processing method.
入力された画像データに対して、前記画像データの有効画素領域に含まれる画素と前記有効画素領域に含まれない余分画素とを用いて、所定タップ数に応じたフィルタ処理及びダウンサンプリング処理を施すサンプリング処理工程を含み、
第2の階層の画像データを生成する処理で用いられる余分画素の画素値は、前記第2の階層よりも上位階層である第1の階層の画像データを生成する処理において用いられた余分画素の画素値と同値であることを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for repeatedly performing downsampling processing on original image data to generate image data of a plurality of layers each having a different number of pixels,
Filtering and downsampling processing corresponding to a predetermined number of taps is performed on the input image data using pixels included in the effective pixel area of the image data and extra pixels not included in the effective pixel area. Including a sampling process ,
The pixel value of the extra pixel used in the process of generating the image data of the second hierarchy is the value of the extra pixel used in the process of generating the image data of the first hierarchy that is higher than the second hierarchy. An image processing method having the same value as a pixel value.
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