KR101371925B1 - Restoration methods of image focusing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 촬상장치에서 촬상되는 영상의 전체에 대해서 초점을 복원하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for restoring the focus on the entire image captured by the imaging device.
본 발명에 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법은, 영상의 초점을 복원하는 방법에 있어서, 입력되는 영상을 소정의 영역으로 분할하는 단계; 상기 분할된 각 영역별로 외곽선을 분석하여 초점 정도를 산출하는 단계; 상기 산출된 초점 정도를 기반으로 상기 각 영역을 차등적으로 블러링(blurring)시키는 단계; 및 상기 차등적으로 블러링된 각 영역을 포함하는 전체 영상을 디블러링(deblurring)시키는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method for restoring an image focus may include: dividing an input image into a predetermined area; Calculating a degree of focus by analyzing an outline for each of the divided regions; Differentially blurring the respective areas based on the calculated degree of focus; And deblurring the entire image including each of the differentially blurred regions.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인물 중심의 영상 초점 복원 방법은, 입력되는 영상에서 인물의 얼굴을 검출하여 상기 검출된 얼굴의 크기를 측정하는 단계; 상기 측정된 얼굴의 크기를 기반으로 상기 인물과의 거리를 산출하는 단계; 상기 산출된 인물과의 거리를 기반으로 점확산함수(PSF)를 산출하는 단계; 및 상기 영상을 디컨벌루션하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for reconstructing an image focus of a person center, comprising: detecting a face of a person in an input image and measuring a size of the detected face; Calculating a distance to the person based on the measured size of the face; Calculating a point spread function (PSF) based on the calculated distance from the person; And deconvolving the image.
본 발명은 특수 블러링 렌즈를 사용하지 않고, 일반 렌즈를 사용하여 전체적으로 초점이 고른 영상으로 복원할 수 있도록 하는 영상 초점 복원 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 인물 중심의 영상에서 인물 중심으로 초점을 복원시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of restoring an image focus to enable a general lens to be restored to an image with a uniform focus without using a special blurring lens. The present invention also relates to a method for restoring the focus from the person-centered image to the person center.
촬상장치, 초점, 외곽선, 블러링, 디블러링, 복원 Imager, Focus, Outline, Blur, Deblur, Restore
Description
본 발명은 촬상장치에서 촬상되는 영상의 전체에 대해서 초점을 복원하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for restoring the focus on the entire image captured by the imaging device.
일반적으로, 렌즈의 초점 조절은 크게 적외선을 투사하여 피사체와의 거리를 이용하여 측정하는 방법과, 입력된 이미지 데이터를 영상 처리하여 그 결과를 토대로 렌즈의 초점 거리를 재조정하는 방법으로 나눌 수 있다.In general, focus adjustment of a lens may be divided into a method of measuring infrared rays by using a distance from a subject and an image processing of input image data, and a method of adjusting a focal length of a lens based on the result.
최근에는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 소자의 이용도가 높아지고 영상 칩의 가격 하락 및 성능 향상이 이루어지면서 소형 전자제품의 경우 적외선 소자를 이용하여 초점 조절하는 방식이 보다 많이 이용되고 있다. Recently, as the use of Charge Coupled Device (CCD) or Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) devices has increased, the price and performance of image chips have decreased. It is used.
예를 들어, 디지털 카메라의 초점을 조절하는 오토 포커스(AF) 방법으로서, CCD 등의 촬상 소자에 의해 피사체 상을 광전 변환하여 화상 신호를 생성하고, 촬상 화상 중의 소정 AF 영역의 화상 신호로부터 고주파 성분을 추출함으로써 화상의 콘트라스트 값인 AF 평가값을 산출하고, 그 AF 산출값에 기초하여 촬영 렌즈의 합조 위치를 검출하는 방법이 알려져 있다. For example, as an auto focus (AF) method of adjusting the focus of a digital camera, an image element is photoelectrically converted by an imaging element such as a CCD to generate an image signal, and a high frequency component is obtained from the image signal of a predetermined AF area in the captured image. It is known to calculate an AF evaluation value which is a contrast value of an image by extracting the value, and to detect the combined position of a photographing lens based on the AF calculated value.
이 방법에서는, 초점 렌즈를 광축 방향으로 이동시키면서 초점 렌즈의 각 위치에서 AF 평가값을 산출하고, AF 평가값이 극대화되는 위치를 합초 위치로 검출한다. In this method, the AF evaluation value is calculated at each position of the focus lens while moving the focus lens in the optical axis direction, and the position at which the AF evaluation value is maximized is detected as the focal position.
최근 디지털 영상을 취득하기 위해, 촬상장치, 예컨대 휴대폰, PDA, MP3, PMP, UMPC 등의 다양한 모바일 기기에 상기의 초점 렌즈를 구비한 카메라가 장착되어 사용자의 커다란 호응을 얻고 있다. 상기와 같은 모바일 기기는 이동성 및 컨버전스(convergence) 측면에서 많은 장점을 지니고 있지만, 제품의 단가 및 기술적인 문제의 한계로 인해 어느 정도의 화질 차이가 발생한다.Recently, in order to acquire a digital image, various mobile devices such as an imaging device such as a mobile phone, a PDA, an MP3, a PMP, a UMPC, and the like are equipped with a camera equipped with the above-mentioned focusing lens, and have gained great response from users. Such mobile devices have many advantages in terms of mobility and convergence, but due to limitations in unit cost and technical problems of the products, some degree of image quality difference occurs.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 종래에는 저조도에서의 화질 향상, 노이즈 제거, 영상의 초점을 보정하기 위한 다양한 후처리 기술 등이 연구되고 있다. In order to solve this problem, conventionally, various post-processing techniques for improving image quality at low illumination, removing noise, and correcting the focus of an image have been studied.
도1a는 일반적인 카메라 렌즈를 개략적으로 나타낸 전개도이다. 도1a에 도시된 바와 같이, 일반적인 카메라 렌즈는 여러 장의 렌즈를 이용하여 센서에 정확한 상이 맺도록 구성된다. 그러나 이러한 구성은 상기와 같은 문제를 갖는 문제를 가지고 있어서, 특수한 구조를 갖는 새로운 렌즈 구조가 제안되었다.1A is a schematic exploded view of a general camera lens. As shown in Fig. 1A, a general camera lens is configured to make an accurate image on a sensor using several lenses. However, such a configuration has a problem with the above problem, and a new lens structure having a special structure has been proposed.
도1b는 종래의 렌즈에 구조적으로 변경을 가한 것을 도시한 개략도이며, 도1b에 도시된 렌즈 조합을 이용하면 센서에는 정확한 상이 맺히지 않고 의도적으로 영상을 블러링(blurring)시킴으로써, 추후 신호 처리를 통해 초점을 복원하여 영상 초점을 복원한다.FIG. 1B is a schematic diagram showing a structural change to a conventional lens. When the lens combination shown in FIG. 1B is used, the sensor does not form an accurate image and intentionally blurs the image, thereby performing signal processing later. Restore the focus by restoring the focus.
도1b에 도시된 렌즈 조합은 초점 영역(Depth of field)이 넓어지도록 구성하기 때문에 일반적인 렌즈가 표현할 수 있는 초점 영역보다 더 넓은 영역에 대해서 초점을 맞출 수 있다.Since the lens combination shown in FIG. 1B is configured to widen the depth of field, the lens combination can focus on a wider area than the focus area that can be expressed by a general lens.
도1c는 종래의 영상 초점 복원 방법에 대한 개략적인 순서도를 나타낸 것이다. 입력되는 영상이 구조적으로 변경을 가한 렌즈(이하, 블러링 렌즈)를 통과하면, 상기 입력된 영상은 전체적으로 고른 블러링 정도를 갖고, 그 상태로 센서에 상이 맺힌다.Figure 1c shows a schematic flowchart of a conventional image focus reconstruction method. When an input image passes through a lens that has been structurally modified (hereinafter, referred to as a blurring lens), the input image has an even blurring degree overall, and the image is formed on the sensor as it is.
상기의 균일한 블러링 정도를 갖는 영상을 신호처리(ISP)하고, 디블러링(deblurring) 시킴으로써 전체적으로 균일한 출력 영상을 취득할 수 있다.The entire uniform output image can be obtained by signal processing (ISP) and deblurring the image having the above uniform blurring degree.
도1c에 도시된 방법에 따라, 블러링 렌즈를 이용하면 전체 영상에 대해서 고르게 초점이 맞추어져 균일한 영상을 취득할 수 있다.According to the method shown in FIG. 1C, the blurring lens can be uniformly focused on the entire image to obtain a uniform image.
그러나, 이러한 초점 영역 확장을 위한 블러링 렌즈를 사용하는 방법은, 블러링된 영상을 후처리를 통해 개선하기 위해 사용되는 알고리즘의 완벽한 알고리즘 특성 및 연산 속도 때문에 완전한 실수 연산을 필요로 한다. However, the method of using a blurring lens for expanding the focal region requires full real computation because of the complete algorithmic characteristics and computational speed of the algorithm used to improve the blurred image through post-processing.
하지만, 완전한 실수 연산을 수행하는 것은 한계가 있고, 계산 속도에도 일정한 한계를 가지고 있어, 다른 렌즈를 이용하여 촬영한 영상에 비해 화질 열화가 발생한다. 또한 의도적 아웃포커싱(outfocusing)과 같은 촬영 기술을 적용시킬 수 없다는 문제점이 있다.However, performing a full real number calculation has a limitation and a limitation of a calculation speed, and thus deterioration of image quality occurs compared to an image photographed using another lens. In addition, there is a problem in that it is not possible to apply a shooting technique such as intentional outfocusing.
또한, 블러링 렌즈라는 새로운 구조의 렌즈를 설계/부착해야 하는 부담이 있어서 소량 생산이 어렵고 카메라 모듈의 가격 상승의 원인이 된다. 또한 초점의 자유로운 변경이 힘들기 때문에 사용자의 다양한 효과를 만들어 낼 수 없다는 단점이 있다. In addition, there is a burden of designing / attaching a lens of a new structure called a blurring lens, which makes it difficult to produce a small quantity and causes a price increase of the camera module. In addition, it is difficult to freely change the focus, it can not produce a variety of effects of the user.
또한, 일반적으로 영상에 초점을 복원하기 위한 방법으로서, 촬영된 영상이 고정된 점확산함수(PSF : Point Spread Function)을 갖도록 형성하고, 이 점확산함수의 역과정을 수행하여 초점을 복원한다.Also, generally, as a method for restoring focus on an image, the photographed image is formed to have a fixed point spread function (PSF), and the focus is restored by performing an inverse process of the point spread function.
그러나, 렌즈로 촬영된 영상에서 상기 점확산함수는 대상물체와 렌즈 사이의 거리에 다르기 때문에, 거리에 따른 물체마다 초점의 복원 정도가 달라서 특정 영역에 화질의 열화가 발생한다.However, in the image photographed by the lens, since the point diffusion function is different from the distance between the object and the lens, the degree of restoration of the focus varies for each object according to the distance, and thus deterioration of image quality occurs in a specific region.
특히, 인물 중심의 영상에 있어서, 촬영자가 포착하고자 하는 인물의 영상이 열화되는 경우 심각한 문제를 초래할 수 있다.In particular, in a person-centered image, when the image of the person to be captured by the photographer is deteriorated, serious problems may occur.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 영상의 초점 영역 확장을 위한 블러링 렌즈의 사용에 따른 문제점인 화질 열화, 렌즈 선택의 한계 등을 보완하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to compensate for the deterioration of image quality, the limitation of lens selection, and the like, which are problems caused by the use of a blurring lens for expanding a focal region of an image.
또한, 본원 발명은 인물 영상에 있어 인물 중심으로 초점을 복원하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to propose a method for restoring the focus to the center of the person in the person image.
종래의 구조적으로 변경된 렌즈를 이용하지 않고, 일반적인 렌즈를 사용하되, 촬영된 영상의 초점 정도를 분석하여 영역별 차등적 블러링을 통해 입력된 영상의 초점을 복원한다.Instead of using a conventionally modified lens, a general lens is used, and the focus of the captured image is analyzed to restore the focus of the input image through differential blurring for each region.
또한, 인물과의 거리에 따라 미리 계산되어 저장된 초점복원함수를 선택/적용하여 인물 중심의 초점 복원 영상을 구현한다.In addition, a focal reconstruction image centered on the person is realized by selecting / applying a focus restoration function that is pre-calculated and stored according to the distance from the person.
본 발명에 따라, 영역별로 선택적인 초점 복원을 통해서 국부적인 또는 선택적인 사용이 가능하며, 사용자가 다양한 효과를 낼 수 있도록 한다.According to the present invention, local or selective use is possible through selective focus restoration for each region, and the user can achieve various effects.
또한, 종래의 일반적인 렌즈를 이용하면서도 균일한 효과를 낼 수 있어서, 카메라 모듈의 비용 절감에도 기여를 할 수 있다.In addition, it is possible to produce a uniform effect while using a conventional general lens, thereby contributing to cost reduction of the camera module.
또한, 인물 중심의 영상을 촬영함에 있어서, 인물의 얼굴 중심으로 초점을 맞추어 복원시킴으로써 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.In addition, when photographing a person-centered image, it is possible to improve the quality of the image by focusing and restoring to the center of the face of the person.
또한, 본 발명은 차세대 모바일 기기에 사용되는 카메라의 화질을 향상시키기 위한 핵심기술로서, 종래 카메라 폰 및 모바일 기기와 같은 소구경 광학 기기에의 짧은 초점 영역 및 전체적으로 선명한 영상을 만들지 못하는 단점을 극복할 수 있다.In addition, the present invention is a core technology for improving the image quality of the camera used in the next-generation mobile devices, and overcomes the shortcomings and shortcomings in the short-caliber optical device, such as conventional camera phones and mobile devices, which cannot produce a clear image as a whole. Can be.
본 발명은 촬상장치에서 촬상되는 영상의 전체에 대해서 초점을 복원하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for restoring the focus on the entire image captured by the imaging device.
본 발명에 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법은, 영상의 초점을 복원하는 방법에 있어서, 입력되는 영상을 소정의 영역으로 분할하는 단계; 상기 분할된 각 영역별로 외곽선을 분석하여 초점 정도를 산출하는 단계; 상기 산출된 초점 정도를 기반으로 상기 각 영역을 차등적으로 블러링(blurring)시키는 단계; 및 상기 차등적으로 블러링된 각 영역을 포함하는 전체 영상을 디블러링(deblurring)시키는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a method for restoring an image focus may include: dividing an input image into a predetermined area; Calculating a degree of focus by analyzing an outline for each of the divided regions; Differentially blurring the respective areas based on the calculated degree of focus; And deblurring the entire image including each of the differentially blurred regions.
바람직하게, 상기 산출된 초점 정도를 기반으로 상기 각 영역을 차등적으로 블러링시키는 단계는, 상기 영역 중 가장 초점 정도가 낮은 영역을 기준으로 나머지 영역을 상기 가장 초점 정도가 낮은 영역의 블러링 정도를 갖도록 차등적으로 블러링시키는 단계를 포함하고, 상기 각 영역을 차등적으로 블러링시켜 영상이 전체적으로 균일한 정도의 블러링을 갖게 한다.Preferably, the step of differentially blurring the respective areas based on the calculated degree of focusing, blurring of the remaining areas of the lowest focusing area based on the lowest focusing area among the areas. And differentially blurring to have a blurring, and blur the respective regions to make the image have a uniform degree of blurring as a whole.
바람직하게, 상기 입력되는 영상을 소정의 영역으로 분할하는 단계는, 상기 입력되는 영상을 매트릭스 형태로 분할하거나, 또는 픽셀 단위로 분할하거나, 또는 상기 영상에 포착되는 대상별로 분할하고, 상기 분할된 각 영역별로 외곽선을 분석하여 초점 정도를 산출하는 단계는 상기 산출된 초점 정도에 따라 상기 영상을 소정의 그룹으로 분류하는 단계를 더 포함한다.Preferably, the step of dividing the input image into a predetermined region comprises: dividing the input image into a matrix form, or dividing the input image into a pixel unit, or by an object captured by the image, The calculating of the focusing degree by analyzing the outline for each region may further include classifying the image into a predetermined group according to the calculated focusing degree.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인물 중심의 영상 초점 복원 방법은, 입력되는 영상에서 인물의 얼굴을 검출하여 상기 검출된 얼굴의 크기를 측정하는 단계; 상기 측정된 얼굴의 크기를 기반으로 상기 인물과의 거리를 산출하는 단계; 상기 산출된 인물과의 거리를 기반으로 점확산함수(PSF)를 산출하는 단계; 및 상기 영상을 디컨벌루션하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for reconstructing an image focus of a person center, comprising: detecting a face of a person in an input image and measuring a size of the detected face; Calculating a distance to the person based on the measured size of the face; Calculating a point spread function (PSF) based on the calculated distance from the person; And deconvolving the image.
바람직하게, 상기 인물과의 거리는 광학 시스템의 렌즈 및 화소 수에 따라 미리 계산되어 저장되고, 상기 측정된 얼굴의 크기를 기반으로 상기 인물과의 거리를 산출하는 단계는 상기 측정된 얼굴의 크기가 소정의 임계치보다 큰 경우에 상기 인물과의 거리를 산출한다.Preferably, the distance to the person is pre-calculated and stored according to the number of lenses and pixels of the optical system, and calculating the distance to the person based on the measured size of the face may include determining the size of the measured face. If greater than the threshold of the distance to the person is calculated.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법을 나타내는 순서도이다.2 and 3 are flowcharts illustrating a method of restoring an image focus according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법은, 보통의 일반 렌즈를 사용하여 영상의 초점을 복원하는데, 영상의 외곽선(boundary)을 분석하여 각 영역별로 초점이 잘 맞았는가의 정도를 산출하여 차등적으로 블러링시킴으로써, 균일한 블러렁 정도를 갖는 영상을 형성한 후, 이를 전체적으로 디블러링시키는 것을 특징으로 한다.In the image focus reconstruction method according to an embodiment of the present invention, the focus of the image is reconstructed by using an ordinary general lens, and by analyzing the boundary of the image, the degree of focusing for each region is calculated. By differentially blurring, after forming an image having a uniform degree of blurring, it is characterized in that the overall blurring.
도2에 도시된 바와 같이, 촬상장치에 입력된 영상은 도1a에 도시된 바와 같은 일반적인 렌즈를 통해서 센서에 상을 형성한다. 그리고 소정의 신호처리를 거쳐 출력 영상을 획득한다.As shown in Fig. 2, the image inputted to the imaging device forms an image on the sensor through a general lens as shown in Fig. 1A. Then, an output image is obtained through predetermined signal processing.
그러나, 이 출력 영상은 전체적인 초점 복원이 되지 않은 상태이므로, 본 발명에 따른 초점 복원 방법이 적용된다. However, since the output image is not in the entire focus restoration, the focus restoration method according to the present invention is applied.
외곽선 분석 기법을 이용하여 영상 영역별 초점이 맞은 정도를 수치화한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법은 입력되는 영상을 소정의 영역으로 분할하여 각 영역별로 초점이 맞은 정도를 산출한다.Using the outline analysis technique, the degree of focus of each image area is quantified. That is, the image focus reconstruction method according to an embodiment of the present invention divides an input image into a predetermined area and calculates a degree of focus for each area.
상기 분할 방식은, 매트릭스 형태로 분할하거나, 또는 픽셀 단위로 분할하거나, 또는 상기 영상에 포착되는 대상별로 분할할 수 있다.The division method may be divided into a matrix, divided into pixels, or divided into objects captured in the image.
일반적으로, 입력되는 영상에서 초점의 열화가 심화되는 부분은 서로 다른 그레이 레벨(gray level)이 인접해 있는 곳 즉, 영상의 외곽선 부분으로서, 이 부분에서 특히 초점이 흐려져 전체적인 영상의 질을 떨어뜨린다.In general, the deterioration of the focus in the input image is the area where the different gray levels are adjacent to each other, that is, the outline portion of the image, in which the focus is particularly blurred, which degrades the overall image quality. .
따라서, 외곽선 추출 알고리즘을 이용하여 초점이 잘 맞았는지를 판단하는 것이 일반적이며, 상기 외곽선 추출 알고리즘은 다수의 특허 및 간행물 등에서 기술된 공지의 기술 영역이므로, 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다.Therefore, it is common to determine whether the focus is well focused using an outline extraction algorithm, and the outline extraction algorithm is a well-known technical area described in many patents and publications, and thus, detailed description thereof will be omitted.
각 분할된 영역별로 외곽선을 분석하여 초점 정도가 산출이 되면, 상기 산출된 초점 정도를 기반으로 상기 각 영역을 차등적으로 블러링시킨다. 바람직하게, 분할된 영역 중 가장 초점 정도가 낮은 영역을 기준으로 나머지 영역을 상기 가장 초점 정도가 낮은 영역의 블러링 정도를 갖도록 차등적으로 블러링시킨다.When the degree of focus is calculated by analyzing the outline of each divided area, the respective areas are differentially blurred based on the calculated degree of focus. Preferably, the remaining area is differentially blurred to have the blurring degree of the lowest focusing area based on the lowest focusing area among the divided areas.
그리하여, 상기 영상은 전체적으로 균일한 정도의 블러링을 갖도록 형성된다. 이러한 전체적으로 균일한 정도의 블러링을 갖는 영상을 디블러링시키면, 전체적으로 화질이 개선된 초점 복원 영상을 획득할 수 있다.Thus, the image is formed to have a uniform degree of blurring as a whole. If the image having the blurring of the overall uniform degree is de-blurred, a focus reconstruction image having an improved image quality can be obtained.
상기 디블러링(deblurring)은, 영상에 존재하는 블러링을 없애는 과정을 지칭하는 것으로서, 일반적으로 디블러링 필터(deblurring filter)를 이용하여 구현할 수 있다.The deblurring refers to a process of eliminating blurring present in an image, and can be generally implemented using a deblurring filter.
상기 디블러링 필터는 블러링에 사용된 필터 및 기타 초점을 보정하기 위한 필터(예컨대, 샤픈(shapen) 필터)를 조합하여 형성할 수 있다. 초점이 잘 맞지 않아 전체적으로 블러링된 영상은 상기 디블러링 과정을 통해서 영상 전체에 걸쳐 초점이 잘 맞도록 보정된다.The deblurring filter may be formed by combining a filter used for blurring and a filter for correcting other focus (eg, a sharpen filter). The image that is blurred due to poor focus is generally corrected so that the image is properly focused through the deblurring process.
상기 디블러링 원리 및 방식은 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에게는 잘 알려지고 공지된 기술에 해당하므로 본 명세서에서는 구체적인 설명을 생략하도록 한다.The deblurring principle and method are well known to those skilled in the art to which the present invention pertains and correspond to known techniques, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of reconstructing an image focus according to an exemplary embodiment of the present invention in more detail.
촬상장치에 의해 외부의 영상이 촬상장치에 입력되면(S300), 상기 입력되는 영상을 소정의 영역으로 분할한다(S305). 이때, 상기한 바와 같이, 입력되는 영상을 가로 세로 소정의 크기를 갖는, 즉 N×M 매트릭스 형식으로 분할할 수 있고, 또 는 픽셀 단위로 분할할 수 있으며, 또는 상기 영상에 포착되는 대상별로 분할할 수 있다.When an external image is input to the imaging apparatus by the imaging apparatus (S300), the input image is divided into a predetermined region (S305). In this case, as described above, the input image may be divided into a matrix having a predetermined size, that is, an N × M matrix, or divided into pixels, or divided by an object captured in the image. can do.
다음으로, 분할된 각 영상별로 외곽선을 검출/분석하여 각 영역별 초점 정도를 산출한다(S310). 상기 분할된 각 영역에는 외곽선이 존재하지 않는 영역이 있을 수 있으며, 이 경우에는 초점 정도를 산출하는 단계를 생략할 수 있다.Next, an edge of each segmented image is detected / analyzed to calculate a degree of focus for each region (S310). In each of the divided areas, there may be an area in which no outline exists, and in this case, the step of calculating the focusing degree may be omitted.
일정한 소정의 영역에서 외곽선이 검출되지 않는다는 것은 그 영역은 하나의 연속된 영상을 의미하므로, 그 영역에서는 일반적으로 초점이 열화 현상이 발생하지 않거나 약하게 발생한다. 따라서, 이러한 영역은 초점 정도를 산출하는 단계를 생략해도 전체적인 영상 초점 복원에 있어 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.The fact that an edge is not detected in a predetermined region means that the region is one continuous image, and therefore, the focus deterioration phenomenon generally does not occur or occurs weakly in the region. Therefore, even if the step of calculating the focus level is omitted, such an area may not significantly affect the overall image focus restoration.
다음으로, 산출된 초점 정도를 기반으로 각 영역을 차등적으로 블러링시킨다. 상기 분할된 영역을 차등적으로 블러링시키는 방법은 다양할 수 있는데, 도3에서는 상기 산출된 초점 정도에 따라 분할 영역을 그룹화하는(S315) 방식을 예시적으로 도시하였다.Next, each area is differentially blurred based on the calculated degree of focus. Different ways of blurring the divided regions may be various. In FIG. 3, a method of grouping divided regions according to the calculated degree of focus (S315) is illustrated.
즉, 초점 정도에 따라 초점이 잘 맞은 영역과 초점이 잘 맞지 않은 영역, 그리고 그 중간 영역으로 분류할 수 있다. 상기 분류 방식은 예시적인 것이며, 그룹화 개수 및 정도는 실시예에 따라 변화할 수 있음은 명확하다.That is, according to the degree of focus, it can be classified into a well-focused region, a poorly-focused region, and an intermediate region thereof. The classification scheme is exemplary, and it is apparent that the number and extent of groupings may vary depending on the embodiment.
그룹화가 이루어지면, 초점이 잘 맞은 영역에는 강한 블러링을 시키고(S320), 중간 영역에는 중간 정도의 블러링을 시키며(S325), 초점이 잘 맞지 않은 영역에는 약한 블러링을 시킨다(S330).When grouping is performed, strong blurring is performed in the well-focused area (S320), medium blurring is performed in the middle area (S325), and weak blurring is performed in the poorly-focused area (S330).
상기의 단계를 수행하고 나면, 전체적으로 균일한 블러링 정도를 갖는 영상 이 생성된다(S335). 다음으로, 상기 기술한 바와 같이, 디블러링 기술을 이용하여 상기 영상을 디블러링하면(S340), 전체적으로 초점이 복원된 영상을 획득할 수 있다(S345).After performing the above steps, an image having an overall uniform blurring degree is generated (S335). Next, as described above, when the image is deblured using the deblurring technique (S340), an image in which the focus is restored may be obtained (S345).
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법을 적용할 때, 각 분할 영상에 대한 블러링 정도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.4 is a graph schematically illustrating a change in blurring degree for each divided image when the image focus reconstruction method according to an embodiment of the present invention is applied.
(a) 그래프에 도시된 바와 같이, 촬상 장치에서 촬영되는 영상은 각 영역별로 서로 다른 크기의 블러링 정도를 갖는다. 일반적으로, 외곽선이 많이 포함된 영역의 블러링 정도가 다른 영역에 비해서 상대적으로 크며, 외곽선 영역이 없는 즉, 연속된 영상일수록 블러링 정도가 약하다.As shown in the graph, the image photographed by the image capturing apparatus has a different degree of blurring for each region. In general, the blurring degree of a region including a lot of outlines is relatively larger than that of other regions, and the blurring degree is weaker in a continuous image without an outline region.
본 발명의 일 실시예 따라 각 영역별 차등적인 블러링을 적용하면 (b) 그래트에 도시된 바와 같이, 전체 영상이 균일한 블러링 정도를 갖는다. 따라서, 이 영상을 디블러링하여 블러링을 제거하면, (c) 그래프에 도시된 바와 같이 전체적으로 아주 낮은 블러링 정도, 바람직하게는 블러링이 거의 없는 영상을 취득할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, when differential blurring is applied to each region, as shown in (b) grat, the entire image has a uniform blurring degree. Therefore, by debluring this image to remove blurring, it is possible to obtain an image with a very low blurring degree, preferably almost no blurring, as shown in the graph (c).
상기 (a) 내지 (c)의 그래프는 단지 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 예시적인 그래프이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 다른 형태의 그래프가 사용될 수 있음은 당업자에게 명확하다.It is apparent to those skilled in the art that the graphs of (a) to (c) are merely exemplary graphs for easily explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention, and other types of graphs may be used.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인물 중심의 영상 초점 복원 방법을 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of restoring an image focus of a person center according to another exemplary embodiment of the present invention.
촬상장치에 입력되는 영상에서 인물의 얼굴을 검출한다(S500). 특정 영상에 서 얼굴, 눈동자 등의 부위를 검출하는 알고리즘은 현재 기술이 매우 발전하였다. 이러한 알고리즘을 이용하여 인물의 얼굴을 검출하면 검출된 얼굴의 크기를 측정하여 인물의 거리를 측정한다(S505). 상기 인물과의 거리는 광학 시스템의 렌즈 화각 및 화소 수에 따라 미리 계산되어 시스템에 저장될 수 있다. 또는 촬영된 영상의 얼굴 크기에 따라 정량화하여 기록될 수 있거나, 촬영된 영상의 얼굴 크기와 기록된 얼굴 크기를 비교하여 거리를 산출할 수 있다.The face of the person is detected from the image input to the imaging apparatus (S500). Algorithms for detecting parts of the face, eyes, etc. in specific images are very advanced. When the face of the person is detected using this algorithm, the distance of the person is measured by measuring the size of the detected face (S505). The distance to the person may be calculated in advance according to the lens angle of view and the number of pixels of the optical system and stored in the system. Alternatively, the distance may be calculated by quantifying the recorded size according to the face size of the captured image or by comparing the recorded face size with the recorded face size.
이때, 측정된 얼굴의 크기가 소정의 임계치보다 큰 경우에만 인물과의 거리를 산출할 수 있는데, 이는 만약 얼굴의 크기가 소정 임계치보다 작은 경우에는 그 영상을 인물 영상으로 보기 어렵거나 또는 촬영자가 본래 의도하였던 대상이 아닐 가능성이 크기 때문이다.At this time, the distance to the person can be calculated only when the measured face size is larger than the predetermined threshold. If the face size is smaller than the predetermined threshold, it is difficult to see the image as a person image or the photographer is inherently inclined. This is because they are not likely to be intended.
상기 인물과의 거리가 산출되면, 거리에 따른 점확산함수(PSF)를 산출한다(S510). 상기 점확산함수는 대상물과 렌즈와의 거리에 따라 변화한다. 따라서 촬상장치의 설계시에 거리에 따른 초점 복원 계수를 미리 측정하여 시스템에 저장하고, 상기 거리가 산출되면 미리 계산되어 저장된 초점 복원 계수를 산출하여 영상 초점 복원에 사용할 수 있다.When the distance to the person is calculated, a point spread function (PSF) according to the distance is calculated (S510). The point diffusion function changes according to the distance between the object and the lens. Therefore, in designing an image pickup apparatus, a focus restoration coefficient according to a distance may be measured in advance and stored in a system, and when the distance is calculated, a previously calculated focus restoration coefficient may be calculated and used to restore the image focus.
상기 점확산함수가 산출되면, 상기 입력 영상을 디컨볼루션(deconvolution)한다(S515). 즉, 이후 영상에 상기 점확산함수를 인버스필터링(inverse filtering)하면 점확산함수의 영향을 제거할 수 있다. 이와 같은 연산은, 주파수 영역 및 공간 영역에서 수행될 수 있다.When the point spread function is calculated, the input image is deconvolutiond (S515). That is, inverse filtering of the point spread function on the image may remove the influence of the point spread function. Such operation may be performed in the frequency domain and the spatial domain.
상기의 과정을 거쳐 인물에 초점이 열화된 영상의 초점을 복원할 수 있다.Through the above process, the focus of an image whose focus is deteriorated may be restored.
이제까지 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. There will be.
여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all differences within the scope of the claims are to be construed as being included in the present invention.
도1a는 일반적인 카메라 렌즈의 구성을 개략적으로 나타낸 전개도.1A is an exploded view schematically showing the configuration of a general camera lens;
도1b 및 도1c는 종래에 따른 영상 초점 복원 방법에 사용되는 렌즈의 개략적인 전개도 및 순서도.1B and 1C are schematic exploded views and flowcharts of a lens used in a conventional method for restoring image focus.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법을 나타내는 순서도.2 and 3 are flowcharts illustrating a method of restoring an image focus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 초점 복원 방법을 적용할 때, 각 분할 영상에 대한 블러링 정도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프.4 is a graph schematically illustrating a change in blurring degree for each divided image when the image focus reconstruction method according to an embodiment of the present invention is applied.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인물 중심의 영상 초점 복원 방법을 나타내는 순서도.5 is a flowchart illustrating a method for restoring an image focus of a person center according to another embodiment of the present invention.
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