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KR101695987B1 - Apparatus and method for enhancing image taken by multiple color-filter aperture camera and multiple color-filter aperture camera equipped with the same - Google Patents

Apparatus and method for enhancing image taken by multiple color-filter aperture camera and multiple color-filter aperture camera equipped with the same Download PDF

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KR101695987B1
KR101695987B1 KR1020100101021A KR20100101021A KR101695987B1 KR 101695987 B1 KR101695987 B1 KR 101695987B1 KR 1020100101021 A KR1020100101021 A KR 1020100101021A KR 20100101021 A KR20100101021 A KR 20100101021A KR 101695987 B1 KR101695987 B1 KR 101695987B1
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

다중 컬러 필터 조리개를 구비한 촬상 장치에 의해 촬영된 영상의 화질 개선 장치 및 방법, 그리고 이를 구현한 다중 컬러 필터 조리개를 구비한 촬상 장치가 개시된다. 촬상 장치는 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하여 출력하는 촬상 소자와, 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들의 초점을 일치시켜, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 초점 복원부와, 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 영상 복원부를 구비한다.Disclosed is an apparatus and method for improving the image quality of an image captured by an image pickup apparatus having a multi-color filter stop, and an image pickup apparatus having a multi-color filter stopper. An image pickup apparatus includes an image pickup element for generating and outputting an original image from photographed light of an object transmitted through color filters having mutually different hues, and an image pickup element for matching the focal points of a plurality of color channels extracted from the original image, A second restored image is generated by filtering the first restored image, a third restored image obtained by removing the noise by mixing the first restored image and the second restored image, And an image restoring unit for generating the image.

Figure R1020100101021
Figure R1020100101021

Description

다중 컬러 필터 조리개를 구비한 촬상 장치에 의해 촬영된 영상의 화질 개선 장치 및 방법, 그리고 이를 구현한 다중 컬러 필터 조리개를 구비한 촬상 장치{Apparatus and method for enhancing image taken by multiple color-filter aperture camera and multiple color-filter aperture camera equipped with the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for improving image quality of an image captured by an image pickup apparatus having a multi-color filter iris, and an image pickup apparatus having a multi- multiple color-filter aperture camera equipped with the same}

본 발명은 복수 개의 컬러 필터를 통해 획득되는 컬러 채널들의 초점을 보정하고, 초점이 보정된 영상의 노이즈를 제거하여 영상을 복원할 수 있는 영상 화질 개선 장치 및 방법, 그리고 이를 구현한 다중 컬러 필터 조리개를 구비한 촬상 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image quality enhancement apparatus and method capable of correcting a focus of color channels obtained through a plurality of color filters and restoring an image by eliminating noise of a focus-corrected image, and a multi- To an image pickup apparatus.

자동초점기술 및 자동초점기술에 의해 획득된 영상을 복원하는 기술은 캠코더, 디지털 카메라, 비디오 감시 시스템과 같은 영상기술분야의 주요 기술 중 하나이다. 영상 기기들의 해상도와 정밀도가 증가하면서 촬영시 피사체나 촬상기기의 미세한 움직임에 의해 영상의 초점이 흐려지는 경우가 발생하며, 상기 기술들은 이러한 문제를 해소하기 위해 사용된다. 특히, 촬상 장치로부터 서로 다른 거리에 복수의 피사체가 존재하는 경우, 초점거리상에 위치한 피사체를 제외하고는 초점이 정확하게 맞지 않으므로 블러링과 같은 화질 열화 현상이 발생한다. The technique of restoring an image obtained by the auto focus technique and the auto focus technique is one of the main technologies of the image technology such as a camcorder, a digital camera, and a video surveillance system. As the resolution and precision of video devices increase, the focus of an image may be blurred due to the fine movement of the subject or the imaging device during shooting. The techniques are used to solve this problem. In particular, when a plurality of subjects are present at different distances from the image pickup apparatus, image quality deterioration such as blurring occurs because the focal point is not precisely adjusted except for a subject located on the focal length.

화질 열화 현상을 해결하기 위하여, 기존에는 영상평면상에서 영상의 초점도를 추정하고, 추정한 초점도 정보를 기초로 렌즈 어셈블리를 광학 초점 위치로 움직여 초점을 맞춤으로써 자동으로 초점을 보정한다. 그러나, 상술한 기존의 기술은 낮은 노출(low exposure), 혼색(color mixing), 컬러 수렴 왜곡(deviation of color convergence) 및 수렴 광선의 왜곡(divergence of light rays) 등 다양한 화질 열화의 문제를 해결하는데 한계가 있다.In order to solve the deterioration of image quality, conventionally, the focus degree of the image is estimated on the image plane, and the focus is automatically corrected by moving the lens assembly to the optical focus position based on the estimated focus degree information. However, the above-described conventional techniques solve various image quality degradation problems such as low exposure, color mixing, deviation of color convergence, and divergence of light rays There is a limit.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 영상의 초점이 보정된 후에도 잔존하는 노이즈를 제거하여, 자동초점기술에서 나타날 수 있는 화질 열화의 문제를 해결할 수 있는 영상 화질 개선 장치 및 방법, 그리고 이를 구현한 촬상 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image quality enhancement apparatus and method capable of eliminating residual noise even after the focus of an image is corrected to solve a problem of image quality deterioration that may occur in an auto focus technique, And an image pickup apparatus.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 자동초점기술에서 나타날 수 있는 화질 열화의 문제를 해결할 수 있는 영상 복원 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute an image restoration method capable of solving the problem of image deterioration that may occur in the auto focus technology have.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 화질 개선 장치는, 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하는 촬상 장치에 의해 촬영된 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들의 초점을 일치시켜, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 초점 복원부; 및 상기 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 영상 복원부;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image quality improving apparatus comprising: a plurality of color filters having different colors; A focus restoring unit for generating a first restored image whose focus is restored by matching the focus of the color channels; And generating a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image to generate a third reconstructed image from which noise is removed by mixing the first reconstructed image and the second reconstructed image, .

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 촬상 장치는, 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하는 촬상 소자; 상기 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들의 초점을 일치시켜, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 초점 복원부; 및 상기 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 영상 복원부;를 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus comprising: an image pickup element for generating an original image from photographic light of an object transmitted through color filters having different colors; A focus restoring unit for generating a first restored image whose focus is restored by matching the focus of a plurality of color channels extracted from the original image; And generating a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image to generate a third reconstructed image from which noise is removed by mixing the first reconstructed image and the second reconstructed image, .

상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 영상의 화질 개선 방법은, 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하는 단계; 상기 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들의 초점을 일치시켜, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 단계; 및 상기 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 단계;를 가진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of improving image quality of an image, the method comprising: generating an original image from photographic light of a subject through color filters having different colors; Generating a first reconstructed image in which a focus is restored by matching focuses of a plurality of color channels extracted from the original image; And generating a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image to generate a third reconstructed image from which noise is removed by mixing the first reconstructed image and the second reconstructed image; I have.

본 발명에 따르면, 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터에 의해 생성되는 영상들의 초점을 복원하고, 초점이 복원된 영상의 out-of-focus 블러 현상을 필터링에 의해 제거할 수 있다. 또한, out-of-focus 블러 현상이 제거된 영상과 초점이 복원된 영상을 적응적으로, 그리고 실시간으로 합성함으로써, 아티펙트 현상이 제거된 복원 영상을 보다 빠르게 생성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 낮은 노출(low exposure), 혼색(color mixing), 컬러 수렴 왜곡(deviation of color convergence) 및 수렴 광선의 왜곡(divergence of light rays) 등 다양한 화질 열화의 문제를 해결할 수 있으며, 결과적으로 영상의 품질이 저하되지 않은 복원된 영상을 생성할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면 컬러 채널의 이동을 기반으로 한 자동초점복원 및 필터링에 의해 한 개의 원본영상만으로 영상 복원이 이루어지므로 열화된 영상을 더욱 빠르게 복원하고, 이미 초점이 맞은 영역에서 리블러링이나 울림과 같은 현상이 나타나는 것을 막을 수 있다.According to the present invention, it is possible to restore the focus of the images generated by the color filters having different colors, and to remove the out-of-focus blur phenomenon of the restored image by filtering. In addition, the reconstructed image from which the artifact is removed can be generated more quickly by synthesizing the out-of-focus blurred image and the restored image adaptively and in real time. Further, according to the present invention, it is possible to solve various image quality degradation problems such as low exposure, color mixing, deviation of color convergence, and divergence of light rays, As a result, it is possible to generate a reconstructed image without degrading the quality of the image. In addition, according to the present invention, since the image restoration is performed by only one original image by the auto-focus restoration and filtering based on the movement of the color channel, the degraded image can be restored more quickly, It is possible to prevent a phenomenon such as an echo.

도 1은 본 발명에 따른 촬상 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 촬상 장치의 바람직한 일 실시예에 대한 대략적인 구조를 나타내는 도면,
도 3에는 조리개에 설치된 각각의 컬러 필터에 대응하는 컬러 채널의 수렴 패턴을 도시한 도면,
도 4는 제2CRF 방식의 처리 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치에 의해 원영상의 화질을 개선하는 과정을 보여주는 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 영상의 화질 개선 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of an image pickup apparatus according to the present invention;
2 is a diagram showing a schematic structure of a preferred embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention,
3 is a view showing a convergence pattern of color channels corresponding to the respective color filters provided in the diaphragm,
4 is a diagram for explaining a process of the second CRF scheme,
5 is a diagram illustrating a process of improving an image quality of an original image by an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention,
6 is a flowchart for explaining a method of improving the image quality of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 영상의 화질 개선 장치 및 방법, 그리고 이를 구현한 촬상 장치의 일 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서, 동일한 구성요소들에 있어서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 번호를 가지도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an image quality improving apparatus and method according to the present invention and an image pickup apparatus implementing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the drawings to refer to the same or like elements.

도 1은 본 발명에 따른 촬상 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 촬상 장치(100)의 바람직한 일 실시예에 대한 대략적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에는 화질 개선 장치 또는 방법이 구현된 촬상 장치가 도시되어 있으나, 초점 복원부(120)와 영상 복원부(130)는 독립적으로 화질 개선 장치의 형태로 구현되어 카메라와 같은 촬영 장치에 구비되거나 영상 처리 장치에 구비될 수 있다. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an image pickup apparatus according to the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing a rough structure of a preferred embodiment of the image pickup apparatus 100 according to the present invention. 1, an image pickup apparatus in which an image quality improving apparatus or method is implemented is illustrated. However, the focus restoring unit 120 and the image restoring unit 130 may be implemented in the form of an image quality improving apparatus independently, And may be provided in an image processing apparatus.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 촬상 장치(100)는 조리개(110), 촬상 소자(120), 초점 복원부(130) 및 영상 복원부(140)를 구비한다. 1 and 2, an image sensing apparatus 100 according to the present invention includes a diaphragm 110, an image sensing device 120, a focus restoring unit 130, and an image restoring unit 140.

조리개(110)는 촬상 장치(100) 전단의 렌즈부(150) 내에 설치되고, 촬상 소자(130)는 촬상 장치 본체(160)의 내부에 설치된다. 조리개(110)는 복수의 개구부들(미도시)의 열림 정도에 따라 렌즈부(150)로 입사되는 빛의 양을 조절한다. 각 개구부에는 컬러 필터들(111, 113, 115)이 각각 설치된다. 컬러 필터들(111, 113, 115)을 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터 및 청색의 컬러 필터이다. 촬상 장치(100)는 복수 개의 컬러 필터들(111, 113, 115)이 구비된 조리개(110)를 이용하여 서로 다른 거리에 위치하는 피사체들의 깊이 정보를 측정하고, 멀티 포커싱을 수행한다.The diaphragm 110 is provided in the lens section 150 at the front end of the imaging apparatus 100 and the imaging element 130 is installed inside the imaging apparatus main body 160. The diaphragm 110 adjusts the amount of light incident on the lens unit 150 according to the degree of opening of a plurality of openings (not shown). Color filters 111, 113, and 115 are respectively installed in the respective openings. The color filters 111, 113, and 115 are a red color filter, a green color filter, and a blue color filter. The image pickup apparatus 100 measures depth information of objects located at different distances using a diaphragm 110 having a plurality of color filters 111, 113, and 115, and performs multi-focusing.

조리개(110)의 컬러 필터들(111, 113, 115)을 투과한 피사체의 촬영광은 촬상 소자(120)에 결상되어 원영상으로 생성되며, 촬영광의 수렴 패턴은 원영상에서 추출한 적색, 녹색, 청색의 컬러 채널에 대하여 서로 다르게 나타난다. 또한, 조리개(110)에서 각 컬러 필터(111, 113, 115)의 위치가 서로 상이하므로 각 컬러 필터(111, 113, 115)를 투과한 촬영광으로부터 생성되는 원영상에서도 서로 다른 위치에 촬영광의 수렴 패턴이 형성된다.The photographing light of the subject that has passed through the color filters 111, 113, and 115 of the diaphragm 110 is formed into an original image by being imaged on the image sensing device 120. The convergence pattern of the photographing light is red, green, Different for blue color channels. Since the positions of the color filters 111, 113, and 115 are different from each other in the diaphragm 110, an original image generated from the photographic light transmitted through each color filter 111, 113, A converging pattern is formed.

도 3에는 조리개에 설치된 각각의 컬러 필터에 대응하는 컬러 채널의 수렴 패턴이 도시되어 있다. 3 shows a converging pattern of color channels corresponding to each color filter provided in the diaphragm.

도 3을 참조하면, 렌즈(340)로부터 In Focus 거리에 위치한 피사체(310)의 촬영광은 조리개(110)의 컬러 필터들(111, 113, 115)을 투과하여 그에 상응하는 적색, 녹색, 청색의 컬러 채널들(350, 360, 370)에 수렴 패턴들(355, 365, 375)을 형성한다. 이때, 각 컬러 채널(350, 360, 370)에서의 수렴 패턴들(355, 365, 375)은 상응하는 컬러 필터들(111, 113, 115)의 위치에서 상, 하, 좌, 우가 바뀐 위치에 나타난다. 따라서 컬러 필터들(111, 113, 115)의 배치 및 컬러 채널들(350, 360, 370)에 나타난 수렴 패들턴(355, 365, 375)을 기초로 피사체까지의 거리를 추정할 수 있다. 피사체가 렌즈(340)로부터 Near Focus 거리에 위치하거나 Far Focus 거리에 위치한 경우, 수렴 패턴들의 위치는 변경될 수 있다.3, the photographing light of the subject 310 located at the In Focus distance from the lens 340 is transmitted through the color filters 111, 113, and 115 of the diaphragm 110, and corresponding red, The convergent patterns 355, 365, and 375 are formed on the color channels 350, 360, At this time, the convergence patterns 355, 365, and 375 in the respective color channels 350, 360, and 370 are shifted upward, downward, leftward, and rightward at the positions of the corresponding color filters 111, appear. Therefore, the distance to the subject can be estimated based on the arrangement of the color filters 111, 113, 115 and the convergent paddles 355, 365, 375 shown in the color channels 350, 360, 370. If the subject is located at the Near Focus distance from the lens 340 or at the Far Focus distance, the position of the converging patterns can be changed.

다시 도 1을 참조하면, 초점 복원부(130)는 촬상 소자(120)에 연결되어 촬상 장치(100)의 본체(160) 내부에 설치되며, 촬상 소자(120)로부터 원영상을 입력받아 원영상 중 열화된 영역의 초점을 복원한다. 이를 위해, 초점 복원부(130)는 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들을 정합 및 융합하여 컬러 채널들의 초점을 일치시킴으로써, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성한다.1, the focus restoring unit 130 is connected to the image pickup device 120 and is installed in the main body 160 of the image pickup apparatus 100, receives the original image from the image pickup device 120, Restores the focus of the deteriorated area. To this end, the focus restoring unit 130 generates a first restored image in which the focus is restored by matching and fusing a plurality of color channels extracted from the original image to match the focus of the color channels.

초점 복원부(130)는 제1컬러 채널 정합 및 융합(CRF: Color Channel Registration and Fusion) 방식 및 제2CRF 방식 중 적어도 하나, 또는 그 외의 주지된 기술을 이용하여 제1복원 영상을 생성할 수 있다.The focus restoring unit 130 may generate the first reconstructed image using at least one of a first color channel registration and fusion (CRF) scheme and a second CRF scheme, or other known techniques .

먼저, 제1CRF 방식에 대해 설명한다. 초점 복원부(130)는 촬상 소자(120)로부터 입력받은 원영상들 중 복잡한 영역을 초점을 일치시킬 영역으로 결정하고, 결정된 영역으로 컬러 채널들(350, 360, 370)에 대응하는 영상들을 이동시켜, 초점이 일치된 영상을 출력한다. First, the first CRF method will be described. The focus restoring unit 130 determines a complex area among the original images input from the image sensing device 120 as an area to be focused on and moves the images corresponding to the color channels 350, And outputs an image whose focus is matched.

자세히 설명하면, 초점 복원부(130)는 촬상 소자(120)로부터 입력받은 원영상을 구성하는 각 화소에 대하여 주변 화소와의 화소 강도의 차를 합산하여 돌출도 값을 구하고, 각각의 화소를 중심으로 하는 소정 크기의 윈도우 내의 화소에 대응하는 돌출도 값의 합으로 각각의 화소의 초점값을 산출한다. 초점 복원부(130)는 산출한 초점값을 근거로 원영상에서 초점값이 주변 영역과 비교하여 낮은 소정 크기의 복원영역들을 결정하여 조리개(110)의 컬러 필터들(111, 113, 115)의 위치 정보로부터 산출한 컬러 채널들(350, 360, 370)의 이동 벡터를 기초로 컬러 채널(350, 360, 370)의 이동에 의해 각각의 복원영역에서 초점이 일치된 중간영상들을 생성한다. 그리고, 초점 복원부(130)는 원영상 및 중간영상들 중에서 일치된 초점이 영상의 중심부에 위치하는 영상을 기준 영상으로 하여 나머지 영상들을 기준 영상에 정합(Registration)시키고, 초점이 일치된 화소를 중심으로 하는 융합(Fusion) 영역을 각각의 원영상 및 중간영상에서 결정한 후, 융합 영역들을 융합하여 전 영역에서 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성한다.More specifically, the focus restoring unit 130 obtains the projection value by summing the difference in pixel intensity between the pixels constituting the original image input from the image sensing element 120 and the surrounding pixels, The focus value of each pixel is calculated as the sum of the projection values corresponding to the pixels in the window of the predetermined size. The focus restoring unit 130 determines the restored regions having a predetermined size that is lower than the focus region in the original image based on the calculated focus value and compares the focus value with the surrounding region to detect the restored regions of the color filters 111, 360, and 370 based on the motion vectors of the color channels 350, 360, and 370 calculated from the position information to generate intermediate images focused on the respective reconstruction areas. Then, the focus restoring unit 130 registers the remaining images in the reference image with the image in which the coincident focus is located at the center of the image as the reference image among the original image and the intermediate image, After the fusion region is determined in each original image and the intermediate image, the fused regions are fused to generate a first reconstructed image in which the focal point is restored in all regions.

한편, 도 4를 참조하여 제2CRF 방식에 대해 설명한다. 도 4는 제2CRF 방식의 과정을 설명하기 위한 도면이다. 초점 복원부(130)는 3개의 컬러 채널(350, 360, 370) 상의 픽셀들을 자동으로 정합하기 위하여, 클러스터 기반의 영상 세그먼트 및 위상 상관관계 정합(PCM: Phase Correlation Matching) 알고리즘(이하, '클러스터 기반 알고리즘'이라 한다)을 사용한다. 클러스터 기반 알고리즘은 주지된 기술로서, 거리에 기반을 둔 K-means Clustering 기법과 블록 파티셔닝을 사용할 수 있다. The second CRF scheme will be described with reference to FIG. 4 is a diagram for explaining the process of the second CRF scheme. The focus restoring unit 130 may use a cluster based image segment and a Phase Correlation Matching (PCM) algorithm (hereinafter referred to as a " clustering ") to automatically match the pixels on the three color channels 350, Based algorithm "). Cluster-based algorithms are a well-known technique, which can use distance-based K-means clustering techniques and block partitioning.

도 4를 참조하면, 클러스터 기반 알고리즘에서 k-seed는 원 영상의 3D CIELab 히스토그램에서 Hill-Climbing 프로세싱에 의해 자동으로 판단될 수 있다. 초점 복원부(130)는 원 영상 중 두드러진 영역(Salient Region)을 라벨링한 후, 원 영상을 동일한 크기의 블록으로 분할한다. 초점 복원부(130)는 분할된 블록들을 기초로, 컬러 채널들의 시프트가 필요한 관심 영역(ROI: Region Of Interest) 맵을 생성한다. 초점 복원부(130)는 클러스터 기반 알고리즘을 사용하여 ROI 맵의 각 블록을 정렬하고, 각 블록에서 발생한 시프트의 양을 추정한다. 그리고, 초점 복원부(130)는 추정된 시프트의 양을 기초로 컬러 채널들(350, 360, 370)을 정합 및 융합하여 초점이 복원된 영상(in-focused image), 즉, 제1복원 영상을 생성한다.Referring to FIG. 4, in the cluster-based algorithm, the k-seed can be automatically determined by Hill-Climbing processing in the 3D CIELab histogram of the original image. The focus restoring unit 130 divides the original image into blocks having the same size after labeling a salient region in the original image. The focus restoring unit 130 generates a region of interest (ROI) map that requires shift of the color channels based on the divided blocks. The focus restoring unit 130 aligns each block of the ROI map using a cluster-based algorithm, and estimates the amount of shift generated in each block. The focus restoring unit 130 adjusts and fuses the color channels 350, 360, and 370 based on the amount of the estimated shift to generate an in-focused image, that is, .

다시 도 1을 참조하면, 영상 복원부(140)는 초점 복원부(130)에서 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성한다. 이를 위하여, 영상 복원부(140)는 영상복원함수 추정부(141), 필터링부(143) 및 영상 합성부(145)를 구비한다.Referring back to FIG. 1, the image restoring unit 140 generates a second restored image by filtering the first restored image generated by the focus restoring unit 130, and combines the first restored image and the second restored image thereby generating a third reconstructed image from which noises have been removed. The image reconstruction unit 140 includes an image reconstruction function estimation unit 141, a filtering unit 143, and an image synthesis unit 145.

영상복원함수 추정부(141)는 제1복원 영상에 대응하는 영상복원함수를 추정한다. 추정되는 영상복원함수는 피사체와 촬상 소자(120) 사이의 거리 또는 피사체와 렌즈부(150) 사이의 거리에 따른 점확산 함수(PFS: Point Spread Function)일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 점확산 함수를 추정하기 위하여 두 가지의 가정이 필요하다. 먼저, 제1복원 영상에 존재하는 Out-of-Focus Blur 현상은 등방성(isotropic) 또는 원형 대칭군(circularly symmetric) 형태의 점확산함수에 기인하며, 다음, 촬상 소자(120)로부터 출력되는 원영상은 피사체의 선형 윤곽(linear boundary)에 위치하는 이상적인 계단형 에지(Ideal Step Edge)를 포함한다는 것이다. 점확산함수는 주지된 다양한 알고리즘들 중 최적의 알고리즘을 이용하여 추정될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 특정 알고리즘에 한정하지 않는다.The image reconstruction function estimating unit 141 estimates an image reconstruction function corresponding to the first reconstructed image. The estimated image restoration function may be a point spread function (PFS) according to the distance between the subject and the image sensing device 120 or the distance between the subject and the lens unit 150. [ In the embodiment of the present invention, two assumptions are required to estimate the point spread function. First, the out-of-focus blur phenomenon existing in the first reconstructed image is caused by an isotropic or circularly symmetric point spread function. Next, the original image output from the image pickup device 120 And an ideal step edge located at the linear boundary of the subject. Since the point spread function can be estimated using an optimal algorithm among various known algorithms, it is not limited to a specific algorithm in the embodiment of the present invention.

필터링부(143)는 영상복원함수 추정부(141)에서 추정된 영상복원함수를 이용하여 제1복원 영상을 필터링하기 위한 필터를 생성한다. 그리고, 필터링부(143)는 생성되는 필터를 이용하여 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성한다. 제2복원 영상은 필터에 의해 제1복원 영상 중 Out-of-Focus Blur와 같은 일부 노이즈가 제거된 영상일 수 있다.The filtering unit 143 generates a filter for filtering the first reconstructed image using the reconstructed image estimated by the reconstructed image reconstruction unit 141. [ The filtering unit 143 generates a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image using the generated filter. The second reconstructed image may be an image in which some noise such as Out-of-Focus Blur is removed from the first reconstructed image by a filter.

필터링부(143)에서 생성되는 필터는, 추정된 영상복원함수의 크기를 고려한 (m×m) 크기의 절단 윈도우를 가지는 절단형 제한적 최소 제곱(TCLS: Truncated Constrained Least Squares) 복원 필터일 수 있다. The filter generated by the filtering unit 143 may be a Truncated Constrained Least Squares (TCLS) restoration filter having a truncation window of (m × m) size considering the estimated image restoration function size.

이하에서는, 필터링부(143)가 TCLS 복원 필터를 생성하는 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, an embodiment in which the filtering unit 143 generates the TCLS restoration filter will be described.

필터링부(143)는 추정된 영상복원함수, 예를 들어, 점확산함수를 이용하여, 제약적 최소자승법(CLS: Constrained Least Squares) 필터의 주파수 응답을 생성할 수 있다. CLS 필터의 주파수 응답은 점확산함수의 크기의 영향을 받는다. 필터링부(143)는 CLS 필터에 역퓨리에 변환을 적용하여, 총체적 지원 공간 도메인 필터(Full-Support Spatial Domain Filter) 계수들, 즉, 공간영역의 계수들을 획득할 수 있다. 이때, CLS 필터의 지지 영역이 원영상의 크기와 동일하게 되므로, 공간영역의 계수들 모두를 사용하는 것은 많은 연산량을 필요로 한다. 이를 해결하기 위하여, 필터링부(143)는 필터의 공간 영역의 임펄스 응답 특성이 중앙(Main Lobe)과 그 주변에 집중되는 특성을 이용하여, 적합한 절단(Truncation)에 의해 일부 지원 공간 도메인 필터(Smaller Support Spatial Domain Filter)를 생성할 수 있다. 영상 복원 성능과 효율을 위하여 최적화된 실험값을 바탕으로, 필터링부(143)는 필터의 절단을 위해 올림 코사인 함수(Raised-Cosine Function)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 필터링부(143)는 점확산함수의 크기를 고려하여, (13×13) 크기의 절단 윈도우를 가지는 TCLS 복원 필터를 생성할 수 있다. The filtering unit 143 may generate a frequency response of a constrained least squares (CLS) filter using an estimated image reconstruction function, for example, a point spread function. The frequency response of the CLS filter is affected by the magnitude of the point spread function. The filtering unit 143 may apply an inverse Fourier transform to the CLS filter to obtain full-support Spatial Domain Filter coefficients, i.e. coefficients of the spatial domain. At this time, since the support area of the CLS filter becomes equal to the size of the original image, using all the coefficients of the spatial domain requires a large amount of computation. In order to solve this problem, the filtering unit 143 uses a characteristic that the impulse response characteristic of the spatial domain of the filter is concentrated in the center (Main Lobe) and its periphery, Support Spatial Domain Filter). Based on the optimized experimental values for image reconstruction performance and efficiency, the filtering unit 143 may use a raised cosine function to cut the filter. For example, the filtering unit 143 may generate a TCLS restoration filter having a (13 × 13) size cutoff window considering the size of the point spread function.

상술한 TCLS 필터는 제1복원 영상 중 한정된 양의 노이즈를 제거함으로써 Out-of-Focus Blur 현상이 제거된 제2복원 영상을 생성한다. 그러나, 제2복원 영상에는 불필요한 아티펙트가 존재할 수 있다. 영상 합성부(145)는 이러한 아티펙트를 제2복원 영상으로부터 제거한다.The above-described TCLS filter generates a second reconstructed image from which out-of-focus blur phenomenon is removed by removing a limited amount of noise from the first reconstructed image. However, unnecessary artifacts may exist in the second reconstructed image. The image combining unit 145 removes the artifacts from the second reconstructed image.

한편, 영상 합성부(145)는 제1복원 영상과 제2복원 영상에 부여될 가중치를 산출하여, 제1복원 영상과 제2복원 영상을 적응적으로 합성함으로써, 아티펙트가 제거된 제3복원 영상을 생성한다. 일예로, 영상 복원부(140) 또는 영상 합성부(145)는, 제1복원 영상 중 평탄 영역(Flat Regions)과 제2복원 영상 중 고주파수 영역을 적응적으로 합성하여, 제3복원 영상을 생성한다.Meanwhile, the image combining unit 145 may calculate weights to be given to the first reconstructed image and the second reconstructed image, adaptively combine the first reconstructed image and the second reconstructed image, . For example, the image reconstructing unit 140 or the image synthesizing unit 145 may adaptively combine the high frequency regions among the flat regions and the second reconstructed image among the first reconstructed images to generate a third reconstructed image do.

상기 가중치는 각 픽셀마다 산출되며, 각 픽셀을 중심으로 하는 장방형 영역 내에서 산출되는 픽셀값 국부 분산(Pixel Local Variance)을 고려하여 산출된다. 이하에서는 [수학식 1] 내지 [수학식 3]을 참조하여 제1복원 영상과 제2복원 영상을 적응적으로 합성하여 제3복원 영상을 생성하는 방법을 설명한다.The weight is calculated for each pixel, and is calculated in consideration of pixel local variation (Pixel Local Variance) calculated in a rectangular region centered on each pixel. Hereinafter, a method of generating a third reconstructed image by adaptively combining the first reconstructed image and the second reconstructed image with reference to [Equation 1] to [Equation 3] will be described.

먼저, 영상 합성부(145)는 제1복원 영상 및 제2복원 영상에 적용할 가중치를 산출하기 위하여, 먼저, 각 픽셀(x, y)에서 픽셀값 국부 분산을 다음의 수학식을 이용하여 산출한다.First, in order to calculate a weight to be applied to the first reconstructed image and the second reconstructed image, the image synthesizer 145 calculates a local variance of pixel values at each pixel (x, y) using the following equation do.

Figure 112010066821480-pat00001
Figure 112010066821480-pat00001

여기서, S는 (x, y)를 둘러싸고 있는 장방형 영역(Rectangular Region), f(x,y)는 (x,y)에 위치한 픽셀의 픽셀값(예를 들어, 화소값), M과 N은 각각 상기 장방형 영역의 수직 및 수평크기, mxy는 장방형 영역에 위치하는 픽셀들이 가지는 픽셀값들의 국부 평균(local mean)이다.Where S is a rectangular region surrounding (x, y), f (x, y) is a pixel value (e.g., a pixel value) of a pixel located at (x, y) And m xy are the local mean of the pixel values of the pixels located in the rectangular region.

영상 합성부(145)는 다음의 수학식 2에 의해 가중치를 산출한다.The image synthesizing unit 145 calculates a weight by the following equation (2).

Figure 112010066821480-pat00002
Figure 112010066821480-pat00002

여기서서, α(x,y)는 (x, y) 위치에 있는 픽셀에 적용할 가중치, σ는 튜닝 파라미터이다. Here, α (x, y) is a weight to be applied to a pixel at (x, y) position, and σ is a tuning parameter.

σ는 α가 [0,1]의 범위에서 가능한 균일하게 분배(distribute)되도록 하는 값이 선택될 수 있다. 최적으로 평준화된 α를 위한 σ의 값은 예를 들어, 대략 1000일 수 있으며, 이는 일 예로서, 이에 한정되지 않는다. α는 모든 픽셀에 대해 산출된 가중치로 이루어진 알파 맵 이미지이다. sigma can be selected such that alpha is distributed as uniformly as possible in the range [0, 1]. The value of sigma for the optimally equalized alpha may be, for example, approximately 1000, and this is not limiting in one example. alpha is an alpha map image consisting of weights calculated for all pixels.

영상 합성부(145)는 수학식 2에 의해 각 픽셀들의 가중치를 구하고, 각 픽셀들의 가중치로 이루어지는 알파 맵 이미지를 생성한다. 알파 맵 이미지는 제1복원 영상과 제2복원 영상의 서로 대응하는 픽셀의 색이 섞이는 정도를 조절하기 위한 흑백 이미지이다. 흑백 이미지를 이루는 블록의 컬러값이 0~255 레벨로 구분되는 경우에 0~255는 0~1의 값으로 변환될 수 있으며, 0~1로 변환된 값이 가중치일 수 있다. The image synthesizing unit 145 obtains weights of the respective pixels according to Equation (2), and generates an alpha map image composed of weights of the pixels. The alpha map image is a black-and-white image for adjusting the degree of blending of the colors of the pixels corresponding to the first restored image and the second restored image. In the case where the color values of the blocks forming the monochrome image are classified into the levels of 0 to 255, 0 to 255 can be converted into values of 0 to 1, and the values converted into 0 to 1 can be weighted.

영상 복원부(140)는 가중치로 이루어진 알파맵과 다음의 수학식 3을 이용하여 제1복원 영상과 제2복원 영상을 합성한다.The image reconstruction unit 140 synthesizes the first reconstructed image and the second reconstructed image using an alpha map made up of weights and Equation (3).

Figure 112010066821480-pat00003
Figure 112010066821480-pat00003

수학식 3에서, g는 초점 복원부(130)에 의해 생성되는 제1복원 영상(즉, 복수 개의 컬러 채널들이 오정렬된 영상), fR은 TCLS 필터를 사용하여 복원된 제2복원 영상, 그리고, fA는 적응적 합성에 의해 최종적으로 복원되는 제3복원 영상이다. In Equation 3, g is a first reconstructed image (i.e., a plurality of color channels are misaligned image), f R is the second reconstructed image reconstructed using TCLS filter produced by the focus recovery unit 130, and , f A is the third reconstructed image finally reconstructed by adaptive synthesis.

제3복원 영상은 TCLS 필터에 의해 생성되는 제2복원 영상과 CRF에 의해 생성되는 제1복원 영상을 적응적으로 합성하여 생성됨으로, 선명하게 복원된 에지를 갖는다.The third reconstructed image is generated by adaptively combining the second reconstructed image generated by the TCLS filter and the first reconstructed image generated by the CRF, and has a sharp reconstructed edge.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치(100)에 의해 원영상의 화질을 복원하는 과정을 보여주는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a process of restoring the image quality of an original image by the image sensing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 촬상 소자(120)는 조리개(110)에 구비된 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성한다. 초점 복원부(130)는 원영상으로부터 ROI 맵 이미지를 생성하고, ROI 맵 이미지를 이용하여, 컬러 채널들(350, 360, 370)을 정합 및 융합하여 제1복원 영상을 생성한다. 영상 복원부(140)는 제1복원 영상을 TCLS 필터를 이용하여 필터링함으로써 Out-of-Focus Blur와 같은 노이즈가 제거된 제2복원 영상을 생성한다. 또한, 영상 복원부(140)는 원영상으로부터 픽셀들의 가중치를 나타내는 알파 맵 이미지를 생성한다. 영상 복원부(140)는 생성된 알파 맵 이미지를 이용하여 제1복원 영상과 제2복원 영상을 적응적으로 합성하여 제3복원 영상을 생성한다.5, the image pickup device 120 generates an original image from photographing light of a subject that has passed through the color filters of different colors provided in the diaphragm 110. The focus restoring unit 130 generates an ROI map image from the original image and generates a first restored image by matching and fusing the color channels 350, 360, and 370 using the ROI map image. The image reconstructing unit 140 generates a second reconstructed image, such as Out-of-Focus Blur, by removing the noise by filtering the first reconstructed image using the TCLS filter. In addition, the image restoring unit 140 generates an alpha map image representing the weight of pixels from the original image. The image reconstruction unit 140 adaptively combines the first reconstructed image and the second reconstructed image using the generated alpha map image to generate a third reconstructed image.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치의 영상 복원 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6의 영상 복원 방법을 수행하는 촬상 장치는 도 1을 참조하여 설명한 촬상 장치(100)일 수 있으며, 실질적으로 촬상 장치(100)의 제어부(미도시) 또는 적어도 한 개의 프로세서(미도시)에 의해 구동될 수 있다.6 is a flowchart illustrating an image restoration method of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention. The image pickup apparatus that performs the image restoration method of FIG. 6 may be the image pickup apparatus 100 described with reference to FIG. 1 and may be substantially the same as or similar to the image pickup apparatus 100 of the image pickup apparatus 100 or the at least one processor (not shown) Lt; / RTI >

도 6을 참조하면, 촬상 장치는 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성한다(S610). 이때 컬러 필터들은 조리개에 구비될 수 있다. 다음으로, 촬상 장치는 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들의 초점을 일치시켜, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성한다(S620). 촬상 장치는 도 1을 참조하여 상술한 제1CRF 방식 또는 제2CRF 방식을 이용하여 컬러 채널들을 정합 및 융합함으로써 제1복원 영상을 생성한다. 다음으로, 촬상 장치는 생성된 제1복원 영상을 필터링하기 위한 필터, 예를 들어, TCLS 필터를 생성한다(S630). 이어서, 촬상 장치는 생성된 TCLS 필터를 이용하여 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성한다(S640). 마지막으로, 촬상 장치는 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 제1복원 영상과 제2복원 영상을 합성(mixture)하며, 이로써, 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성한다(S650).Referring to FIG. 6, the imaging device generates an original image from photographed light of a subject that has passed through color filters having different colors (S610). At this time, the color filters may be provided in the diaphragm. Next, the imaging device generates a first reconstructed image in which the focus is restored by matching the focuses of a plurality of color channels extracted from the original image (S620). The image pickup apparatus generates a first reconstructed image by matching and fusing color channels using the first CRF scheme or the second CRF scheme described above with reference to FIG. Next, the imaging apparatus generates a filter for filtering the generated first reconstructed image, for example, a TCLS filter (S630). Subsequently, the imaging device generates a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image using the generated TCLS filter (S640). Finally, the imaging apparatus mixes the first reconstructed image and the second reconstructed image using Equations (1) to (3), thereby generating a third reconstructed image from which the noise is removed (S650).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like. The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

Claims (22)

서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하는 촬상 장치에 의해 촬영된 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들을 정합 및 융합하여, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 초점 복원부; 및
상기 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 영상 복원부;를 포함하되,
상기 초점 복원부는,
상기 원영상 중 복잡한 영역을 초점을 일치시킬 영역으로 결정하고, 상기 결정된 영역으로 컬러 채널들에 대응하는 영상들을 이동시키는 제1 컬러 채널 정합 및 융합 방식 또는,
클러스터 기반의 영상 세그먼트 및 위상 상관관계 정합(PCM: Phase Correlation Matching) 알고리즘을 이용하여 상기 컬러 채널 상의 픽셀들을 정합하는 제2 컬러 채널 정합 및 융합 방식을 이용하여 상기 제1복원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 장치.
A plurality of color channels extracted from an original image picked up by an image pickup device for generating an original image from photographing light of an object transmitted through color filters having different colors are matched and fused, A focus restoring unit for generating a focus; And
An image reconstruction unit for generating a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image to generate a third reconstructed image from which noise is removed by mixing the first reconstructed image and the second reconstructed image; , ≪ / RTI &
The focus restoring unit includes:
A first color channel matching and fusing method for determining a complex area of the original image as an area to be focused on and moving images corresponding to the color channels to the determined area,
The first reconstructed image is generated using a second color channel matching and fusing method of matching pixels on the color channel using a cluster-based image segment and a phase correlation matching (PCM) algorithm The image quality improvement device.
제 1항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 제1복원 영상에 대응하는 영상복원함수를 추정하는 영상복원함수 추정부;
상기 추정된 영상복원함수를 이용하여 상기 제1복원 영상을 필터링하기 위한 필터를 생성하고, 상기 생성되는 필터를 이용하여 상기 제1복원 영상을 필터링하는 필터링부; 및
상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상에 부여될 가중치를 산출하고, 상기 산출된 가중치를 이용하여, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 적응적으로 합성하는 영상 합성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the image restoration unit comprises:
An image reconstruction function estimating unit estimating an image reconstruction function corresponding to the first reconstructed image;
A filtering unit for generating a filter for filtering the first reconstructed image using the estimated image reconstruction function and filtering the first reconstructed image using the generated filter; And
And a video synthesis unit for calculating weights to be given to the first reconstructed image and the second reconstructed image and adaptively synthesizing the first reconstructed image and the second reconstructed image using the calculated weights And the image quality of the image is improved.
제 2항에 있어서,
상기 가중치는 각 픽셀마다 산출되며, 상기 각 픽셀을 중심으로 하는 장방형 영역 내에서 산출되는 픽셀값 국부 분산(Pixel Local Variance)을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the weight is calculated for each pixel and is calculated in consideration of a pixel local variation calculated in a rectangular region centered on each pixel.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 영상 복원부는, 상기 제1복원 영상 중 평탄 영역(Flat Regions)과 상기 제2복원 영상 중 고주파수 영역을 적응적으로 합성하여, 상기 제3복원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the image reconstruction unit adaptively combines the high frequency region of the flat region and the second reconstructed image of the first reconstructed image to generate the third reconstructed image. .
제 2항에 있어서,
상기 필터링부에서 생성되는 필터는, 상기 추정된 영상복원함수의 크기를 고려한 (m×m) 크기의 절단 윈도우를 가지는 절단형 제한적 최소 제곱(TCLS: Truncated Constrained Least Squares) 복원 필터인 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the filter generated by the filtering unit is a Truncated Constrained Least Squares (TCLS) restoration filter having a truncation window of size (mxm) considering the estimated size of the image restoration function Image quality improvement device.
서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하는 촬상 소자;
상기 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들을 정합 및 융합하여, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 초점 복원부; 및
상기 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 영상 복원부;를 포함하되,
상기 초점 복원부는,
상기 원영상 중 복잡한 영역을 초점을 일치시킬 영역으로 결정하고, 상기 결정된 영역으로 컬러 채널들에 대응하는 영상들을 이동시키는 제1 컬러 채널 정합 및 융합 방식 또는,
클러스터 기반의 영상 세그먼트 및 위상 상관관계 정합(PCM: Phase Correlation Matching) 알고리즘을 이용하여 상기 컬러 채널 상의 픽셀들을 정합하는 제2 컬러 채널 정합 및 융합 방식을 이용하여 상기 제1복원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
An imaging device for generating an original image from photographing light of a subject that has passed through color filters having different colors;
A focus restoring unit for matching and fusing a plurality of color channels extracted from the original image to generate a first restored image whose focus is restored; And
An image reconstruction unit for generating a second reconstructed image by filtering the first reconstructed image to generate a third reconstructed image from which noise is removed by mixing the first reconstructed image and the second reconstructed image; , ≪ / RTI &
The focus restoring unit includes:
A first color channel matching and fusing method for determining a complex area of the original image as an area to be focused on and moving images corresponding to the color channels to the determined area,
The first reconstructed image is generated using a second color channel matching and fusing method of matching pixels on the color channel using a cluster-based image segment and a phase correlation matching (PCM) algorithm .
제 6항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 제1복원 영상에 대응하는 영상복원함수를 추정하는 영상복원함수 추정부;
상기 추정된 영상복원함수를 이용하여 상기 제1복원 영상을 필터링하기 위한 필터를 생성하고, 상기 생성되는 필터를 이용하여 상기 제1복원 영상을 필터링하는 필터링부; 및
상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상에 부여될 가중치를 산출하고, 상기 산출된 가중치를 이용하여, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 적응적으로 합성하는 영상 합성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the image restoration unit comprises:
An image reconstruction function estimating unit estimating an image reconstruction function corresponding to the first reconstructed image;
A filtering unit for generating a filter for filtering the first reconstructed image using the estimated image reconstruction function and filtering the first reconstructed image using the generated filter; And
And a video synthesis unit for calculating weights to be given to the first reconstructed image and the second reconstructed image and adaptively synthesizing the first reconstructed image and the second reconstructed image using the calculated weights And the image pickup device.
제 7항에 있어서,
상기 가중치는 각 픽셀마다 산출되며, 상기 각 픽셀을 중심으로 하는 장방형 영역 내에서 산출되는 픽셀값 국부 분산(Pixel Local Variance)을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the weight is calculated for each pixel and is calculated in consideration of a pixel local variation calculated in a rectangular region centered on each pixel.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 영상 복원부는, 상기 제1복원 영상 중 평탄 영역(Flat Regions)과 상기 제2복원 영상 중 고주파수 영역을 적응적으로 합성하여, 상기 제3복원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the image reconstructing unit adaptively combines the high frequency region of the flat region and the second reconstructed image of the first reconstructed image to generate the third reconstructed image.
제 7항에 있어서,
상기 필터링부에서 생성되는 필터는, 상기 추정된 영상복원함수의 크기를 고려한 (m×m) 크기의 절단 윈도우를 가지는 절단형 제한적 최소 제곱(TCLS: Truncated Constrained Least Squares) 복원 필터인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the filter generated by the filtering unit is a Truncated Constrained Least Squares (TCLS) restoration filter having a truncation window of size (mxm) considering the estimated size of the image restoration function .
제 7항에 있어서,
상기 추정된 영상복원함수는 상기 피사체와 촬상소자 사이의 거리에 따른 점확산 함수(Point Spread Function)인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the estimated image restoration function is a point spread function according to a distance between the subject and the imaging element.
제 6항에 있어서,
상기 컬러 필터들은 조리개의 서로 다른 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the color filters are provided at different positions of the diaphragm.
삭제delete 서로 상이한 색상을 가진 컬러 필터들을 투과한 피사체의 촬영광으로부터 원영상을 생성하는 단계;
상기 원영상으로부터 추출되는 복수 개의 컬러 채널들을 정합 및 융합하여, 초점이 복원된 제1복원 영상을 생성하는 단계; 및
상기 생성되는 제1복원 영상을 필터링하여 제2복원 영상을 생성하고, 상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 합성(mixture)하여 노이즈가 제거된 제3복원 영상을 생성하는 단계;를 포함하되,
상기 제1복원 영상을 생성하는 단계는,
상기 원영상 중 복잡한 영역을 초점을 일치시킬 영역으로 결정하고, 상기 결정된 영역으로 컬러 채널들에 대응하는 영상들을 이동시키는 제1 컬러 채널 정합 및 융합 방식 또는,
클러스터 기반의 영상 세그먼트 및 위상 상관관계 정합(PCM: Phase Correlation Matching) 알고리즘을 이용하여 상기 컬러 채널 상의 픽셀들을 정합하는 제2 컬러 채널 정합 및 융합 방식을 이용하여 제1복원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
Generating an original image from photographic light transmitted through color filters having different colors;
Generating a first reconstructed image in which a focus is restored by matching and fusing a plurality of color channels extracted from the original image; And
Generating a second reconstructed image by filtering the generated first reconstructed image and generating a third reconstructed image from which noise is removed by mixing the first reconstructed image and the second reconstructed image However,
Wherein the generating the first reconstructed image comprises:
A first color channel matching and fusing method for determining a complex area of the original image as an area to be focused on and moving images corresponding to the color channels to the determined area,
And a first reconstructed image is generated using a second color channel matching and focussing method of matching pixels on the color channel using a cluster-based image segment and a phase correlation matching (PCM) algorithm. A method for improving image quality of an image.
제 14항에 있어서,
상기 제3복원 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1복원 영상에 대응하는 영상복원함수를 추정하는 단계;
상기 추정된 영상복원함수를 이용하여 상기 제1복원 영상을 필터링하기 위한 필터를 생성하는 단계;
상기 생성되는 필터를 이용하여 상기 제1복원 영상을 필터링하는 단계; 및
상기 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상에 부여될 가중치를 산출하고, 상기 산출된 가중치를 제1복원 영상과 상기 제2복원 영상을 적응적으로 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the generating the third reconstructed image comprises:
Estimating an image reconstruction function corresponding to the first reconstructed image;
Generating a filter for filtering the first reconstructed image using the estimated reconstructed image;
Filtering the first reconstructed image using the generated filter; And
Calculating a weight to be given to the first restored image and the second restored image, and adaptively combining the calculated restored image with the first restored image and the second restored image, / RTI >
제 15항에 있어서,
상기 가중치는 각 픽셀마다 산출되며, 상기 각 픽셀을 중심으로 하는 장방형 영역 내에서 산출되는 픽셀값 국부 분산(Pixel Local Variance)을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the weight is calculated for each pixel and is calculated in consideration of a pixel local variation calculated in a rectangular region centered on each pixel.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,
상기 제3복원 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1복원 영상 중 평탄 영역(Flat Regions)과 상기 제2복원 영상 중 고주파수 영역을 적응적으로 합성하여, 상기 제3복원 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
16. The method according to claim 14 or 15,
Wherein the generating the third reconstructed image comprises:
Wherein the third reconstructed image is generated by adaptively combining the high frequency region of the flat region and the second reconstructed image of the first reconstructed image.
제 15항에 있어서,
상기 생성되는 필터는, 상기 추정된 영상복원함수의 크기를 고려한 (m×m) 크기의 절단 윈도우를 가지는 절단형 제한적 최소 제곱(TCLS: Truncated Constrained Least Squares) 복원 필터인 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the generated filter is a Truncated Constrained Least Squares (TCLS) restoration filter having a truncation window of size (mxm) considering the size of the estimated image restoration function. How to improve.
제 15항에 있어서,
상기 추정된 영상복원함수는, 상기 피사체와 촬상소자 사이의 거리에 따른 점확산 함수(Point Spread Function)인 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the estimated image restoration function is a point spread function according to a distance between the subject and the imaging device.
제 14항에 있어서,
상기 컬러 필터들은 조리개의 서로 다른 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 영상의 화질 개선 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the color filters are provided at different positions of the diaphragm.
삭제delete 제 14항 내지 제 16항 또는 제 18항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 기재된 영상의 화질 개선 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.A computer-readable medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute the image quality improvement method according to any one of claims 14 to 16 or 18 to 20.
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