Vol.50No.1(2013)pp.45-50
エ ッジ方 向 に基 づ く画 素 内挿 の 改 善
山 口 良 平*1,村 上 仁 己*2,和 田 直 哉*3,小 池 淳*4
Improvement of Pixel Interpolation Accuracy Based on Edge Direction for High Resolution Imaging
Ryohei YAMAGUCHI *', Hitomi MURAKAMI * 2, Naoya WADA*3, Atsushi KOIKE * 4
ABSTRACT : In this paper, We propose a new method of pixel interpolation using edge direction to high resolution imaging. In the conventional method, the pixel is interpolated by dividing the processing of the edge and the flat portion. However, the interpolation method in the edge portion was not sufficient. Therefore, when interpolating the pixel, we changing the appropriate direction of the edge to reference the scope of the surrounding pixels. In addition, by eliminating the problems caused by changing the reference range, we will improve the accuracy. We confirm that our method's interpolated pixels improver than conventional method's interpolated pixels by experiment.
Keywords : Pixel Interpolation, Edge Drirection, High Resolution, Low Resolution, Covariance.
(Received March, 2013) 1.は じ め に 低解 像 画 像 か ら高 解 像 画 像 を 生 成 す る画 素 内 挿 手 法 は, デ ィ ジ タル 画 像 処 理 技 術 の 分 野 の 中 で 現 在 最 も注 目され て い る技 術 の 一 つ で あ る。す で に,高 解 像 デ ィス プ レイ, 監 視 カ メ ラ,衛 星 画 像 処 理 な どに 適 用 され て い る。 画 素 内挿 技 術 は,大 き く2種 類 に分 け られ る。1つ め は,マ ル チ フ レー ム 画 素 内挿 手 法 で あ る。 この 手 法 は, 複 数枚 の 画 像(マ ル チ フ レー一一ム)を 用 い て1枚 の 高 解 像 度 画 像 を生 成 す る手 法 で あ る。2つ め は,フ レー ム 内 画 素 内 挿 手 法[5-ll]で あ る。 この 手 法 は,1枚 の 画像(フ レー一一 ム)の み を用 い て そ の 画 像 に 対 す る高 解 像 度 画 像 を 生 成 す る手 法 で あ る。さ らに,フ レー ム内 画 素 内 挿 手 法 には, 事 前 に 対 象 とす る画 像 に 関 す る情 報 を学 習 して お く学 習 型 や,画 像 の 自己 合 同性 を利 用 す る手 法 な ど に分 類 され る。 近 年 は,内 挿 の 信 頼 度 が 高 い,複 数 フ レー ム 内 挿 手 法 や 事 前 学 習 型 の 内 挿 手 法 が 主 に 検 討 され て い る。 *1・ 情 報 科 学 科 学 部 学 生 *2・ 元 情 報 科 学 科 教 授 *3・ 情 報 科 学 科 助 教 *3・ 情 報 科 学 科 教 授(koike@st ,seikei,acjp) しか し,マ ル チ フ レー ム画 素 内挿 手 法 と事 前 学 習 型 は, 適 用 で きる 条件 が非 常 に 限 られ て い る。 ま ず,マ ル チ フ レー ム 画 素 内挿 手 法 で は,微 小 な ズ レを持 つ 画 像 を複 数 用 意す る必 要 が あ る。 さ らに,一 般 の デ ジ タル カ メ ラで 静 止 画 を撮 影 した場 合 や 単位 時 間 当 た りの フ レー ム 数 が 少 な く,フ レー ム 間 で対 象 の 動 き が 大 きい 場合,特 に 奥 行 方 向(Z軸 方 向)に対 象 が移 動 した場 合 な ど,画 像 そ の も の が 大 き く変化 す る 環境 下 で の適 用 は,非 常 に 困難 で あ る。 ま た,事 前 学習 型 で は,画 像 の膨 大 な デ ー タベ ー ス を 作成 して お く必 要 が あ り,学 習 内容 が対 象 画 像 と異 な る 場合 は,満 足 な結 果 を 得 る こ とが で き な い。 そ こで,我 々 は,適 用 条件 が緩 や か で利 用 で きる 場 面 が 多 い,エ ッジ 方 向 に基 づ い た フ レー ム 内 画 素 内挿 手 法 [1-5]を検 討 す る。 2.で は,研 究 の背 景 と 目的 を簡 潔 に述 べ る。3.で は, 従 来 手 法 と手 法 に お け る 問題 点 と改 善 す べ き 点 を示 す。 4.で は,改 善 手 法 と して,内 挿 画 素 の エ ッジ方 向 に基 づ く手 法 を示 す 。また,画 素 内挿 の た め のエ ッ ジ方 向 の推 定精 度 の 改 善手 法 を提 案 す る。5.で は,実 画像 を用 いた 内挿 画 素 の シ ミュ レー シ ョン実 験 を行 い,従 来 手 法 に比 べ て 内挿 画 像 の 品質 が 改 善 され て い る こ と を示 す 。 そ して, 最 後 に提 案 手法 の問題 点 と今 後 改 善す べ き点 を あ げ る。
2.研 究 背 景 フ レー一一ム 内 画 素 内 挿 手 法 の1つ に,低 解 像 画 像 にお け る画 素 間 の 共 分 散 を用 い て 内 挿 す る画 素 値 を 予 測 す る手 法(EDI)が 提 案 され て い る。共 分 散 を用 い る代 表 的 な 手 法 の1つ に,NEDI(NewEdge-Directedlnterpolation)[1-2]手 法 が あ る。 この 手 法 は,エ ッ ジ付 近 の 画 素 内 挿 にお い て, 内 挿 画 素 と周 囲 の 画 素 との位 置 関 係 か ら画 素 間 の 共 分 散 を用 い て 予 測 す る手 法 で あ る。 共 分 散 を 用 い る こ とで, エ ッ ジの 特 性 に 関 わ らず 定 量 的 に 画 素 を 内 挿 す る こ とが で き る。 しか し,内 挿 の た め に 用 い る周 囲 の 画 素 の 選 択 法 が エ ッ ジの 特 性 を考 慮 して い な い た め,必 ず し も満 足 で き る画 像 品 質 を 得 る こ とは で きな い 。 これ は,エ ッ ジ の 強 度 や 方 向 に 関 わ らず,同 じ大 き さの ロー カ ル ウ ィ ン ドウ(内挿 の た め に 用 い る周 囲 の 画 素 の 範 囲)を使 用 して お り,エ ッ ジの 内挿 に 適 した 画 素 が使 用 され て い な い た め で あ る。 そ こで,内 挿 す る画 素付 近 の エ ッジ の特 性 に合 わせ て, 内 挿 の た め に 用 い る周 囲 の 画 素 を適 用 的 に 選 択 す る手 法 [3-5]が提 案 され て い る。 この 手 法 で は,検 出 した エ ッ ジ の 強 度 と向 き に 合 わ せ て,適 用 的 に ロー カ ル ウ ィ ン ドウ を選 択 す る。 そ の 結 果,そ の エ ッジ 強 度 と方 向に 基 づ い て,内 挿 の た め に 必 要 十 分 な 画 素 だ け を用 い て,内 挿 予 測 を行 うこ とが で き る。 しか し,こ の 手 法 で は,選 択 で き る ロー カ ル ウ ィ ン ドウの 種 類 が 充 分 で な く,対 応 で き るエ ッ ジの 種 類 に 限 りが あ っ た。 本 論 文 で は,従 来 手 法 で 達 成 す る こ とが で きな か っ た 種 類 の エ ッ ジに 対 す る画 素 内 挿 手 法 を提 案 す る。 従 来 手 法 で 対 応 す る こ とが で きな か っ た 種 類 の エ ッ ジ方 向の 推 定 とそ の エ ッ ジに 適 した ロー カ ル ウ ィ ン ドウ を選 択 し, 内 挿 す る画 素 値 を 予 測 す る。 この 結果,従 来 手 法 で 補 う こ とが で きな い エ ッ ジ特 性 に 適 合 した 画 素 の 内 挿 が 可 能 とな る。 3.従 来 手 法 と 問 題 点 こ の 手 法 で は,低 解 像 画 像Xi ,jから高 解 像 画 像Y2i,2jを生 成 す る に あ た り,高 解 像 画 像 の 画 素 の 共 分 散Rkl,rkと, 低 解 像 画 像 の 共 分 散 πκ`,残 が,画 素 配 置 の 幾 何 学 的 対 称 性 か ら 近 似 で き る と す る 。 そ し て,内 挿 す る 画 素 値 を 低 解 像 画 像 の 共 分 散 か ら 予 測 し 内 挿 す る 。 図3.1に 内 挿 画 素 と そ の 周 囲 の 画 素 と の 関 係 を 示 す 。 図3,1に お い て 黒 く 塗 りつ ぶ さ れ て い る 点 を 内 挿 す る 。 ま た,白 い 点 は 低 解 像 画 像 の 画 素 で あ る。 そ し て,黒 い 実 線 で 囲 ま れ た 四 角 を ロ ー カ ル ブ ロ ッ ク と い う。 (2i-2)-2i・i (2i,2i'L=-2 1,2i+1) (2i十2ア2i-・ i(2i+21'2j)(2i‡2,2i 図3.1内 挿 画 素 と周 囲の 画 素 の位 置 関係 は じ め に エ ッ ジ 検 出 を 行 い,エ ッ ジ 部 と 平 坦 部 に 判 別 す る 。 こ の 手 法 の エ ッ ジ 検 出 に はCa皿y手 法 を 用 い る 。 こ うす る こ と で,よ り人 の 主 観 に 適 合 し た エ ッ ジ の 検 出 を 可 能 とす る。以 下 の 図3,2に お い てCa皿yで エ ッ ジ 検 出 し た 画 像 の 例 を 示 す 。 図3.2Canny法 に よ る エ ッ ジ 検 出 結 果 次 に エ ッ ジ方 向 を 推 定 す る 。 推 定 方 法 に は,内 挿 す る 画 素 の 対 角 方 向4近 傍 の 画 素 を 使 用 す る。 そ の 対 角4近 傍 の 画 素 の 中 の エ ッ ジ ピ ク セ ル の 配 置 に よ っ て,使 用 す る ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ を 決 定 す る 。 推 定 結 果 は,画 素 か ら 見 て 水 平,垂 直,そ の 他 の3パ タ ー一一ン で あ る.図3.3 に お い て4近 傍 の エ ッ ジ ピ ク セ ル の 配 置 の 種 類 を 示 す 。 図3.3に お い て,3の 数 字 の 書 い て あ る 丸 が 内 挿 画 素 を 表 し,1-5の 数 字 は,3か ら見 た 対 角4近 傍 の 画 素 を 表 す 。 黒 く な っ て い る 領 域 が,エ ッ ジ ピ ク セ ル で あ る 。 (a)(b)(c)(d) 図3.3エ ッ ジ 方 向 推 定 の エ ッ ジ ピ ク セ ル の 配 置 図3.3に お い て(a)と(b)は,内 挿 画 素 か ら 見 て 水 平 の エ ッ ジ が 存 在 す る と推 定 す る。 ま た,(c)と(d)は,内 挿 画 素 か ら 見 て 垂 直 の エ ッ ジ が 存 在 す る と し て 推 定 す る。水 平, 垂 直 の エ ッ ジ は,と も に 対 角 方 向4近 傍 の 画 素 の う ち, 隣 接 す る2つ の 画 素 の み エ ッ ジ ピ ク セ ル だ っ た 場 合 で あ る.上 記 以 外 の エ ッ ジ ピ ク セ ル の 配 置 は,そ の 他 の エ ッ ジ と し て 推 定 す る。
次 に エ ッ ジ 部 と判 断 され た 領 域 で,画 素Y2i+1,2j+1を 以
下 の 式(3.2)に よ り内 挿 す る 。NEDIは2つ の ス テ ッ プ に よ
っ て 画 素 を 内 挿 す る 。lststepで は,図3,1に お い て 黒 く
塗 りつ ぶ さ れ て い る 点 を 内 挿 す る 。 ま た,白 い 点 は 低 解
像 画 像 の 画 素 で あ る 。
Y2i+1 ,2J+1=Σ 毒=oΣ とoα2k+IY2(`+k),2(j+の(3.2)
式(3.2)に お い て の αは1×4の マ ト リ ク ス で,予 測 係 数 と 呼 ば れ る 。 こ の 予 測 係 数 を 用 い て,内 挿 す る 画 素 Y2i+1 ,2j+1の 対角 の4近 傍 の 画 素 情 報 を ど の よ うに 重 み 付 け す る か 決 定 す る。 ベ ク トル αは ,高 解 像 画 像 の共 分 散 を用 い て,以 下 の 式(3.3)で 表 わ さ れ る 。 d=R-1デ (3.3) ま た,低 解 像 画 像 に お け る 共 分 散R,fは,低 解 像 画 像 の 画 素 の 輝 度 か ら,以 下 の 式(3.4)で 表 わ さ れ る 。 R=アCTC'e=アCTy (3.4) 式(3.4)で 共 分 散 を 求 め る 際,参 照 す る 画 素 の 範 囲 の こ と を ロ ー一一カ ル ウ ィ ン ド ウ と い う。 式(3.4)に お い て の y=[γ1...γ κ_γM・]Tは,M×M個 の 画 素 か ら 成 る ロ ー一一カ ル ウ ィ ン ド ウ 内 の 画 素 の 輝 度 情 報 を 集 約 し た デ ー タ ベ ク トル で あ る 。Cは4×M2の デ ー一一タ マ ト リ ク ス で あ る 。Cに お い てk列 目 はykか ら 見 た 対 角 方 向 の4近 傍 の 画 素 の 輝 度 値 で あ る 。 図3.4に 内 挿 す る 画 素 とn-一 カ ル ウ ィ ン ド ウ,参 照 画 素 に つ い て 示 す 。 黒 い 点 が,内 挿 す る 画 素 で あ る。 黒 い 実 線 が ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ で あ る 。 ま た,式 (35)に 図3,4に お い て の 参 照 画 素 の デ ー タ マ ト リ ク スC へ の 格 納 例 を 示 す 。 ほ 一一一煮 〉一一ミ〉 一一む 一一ぞ〉 一一び 一一◇ … ol … 〈〉 一一 : 一一一ぞ〉 一一 : 一一一◇ 一一 ; 一 ◇ 一一 一一 一1 … 図3.4 6-一 〈〉一一〈〉《 ダ 毒 一ぷ ,11馳o暉 脚 ● llll 内挿 画 素 と ロー カル ウ ィ ン ドウ
李
奇
苓
祭
⋮
一 幽 一 -一 Cニ 4 4 4 3 つδ り﹂ つ 乙 つ 乙 り 乙 1 1 ← -⊥ 1234 (35) 推 定 し た エ ッ ジ 方 向 に よ っ て,ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ の 形 状 を 変 化 させ る。 図3.5に 水 平,垂 直 方 向 の エ ッ ジ に 対 す る ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ を 示 す.白 い 丸 が 低 解 像 度 画 像 の 画 素 で あ る 。 一一一ひ(ン ぐ ト(ン 吾 一ひ 一 _(㌻_〈 ㌻ 一一毒 一一〈㌻ 一一毒 一一(㌻_. ほ 一一一(〉一一6一一一◇ …6-一 φ ・一一(〉一一 一一一◇ 一一6-一 一〈1)一一一◇ 一一・ lI,Illllllll …(〉 一 一一 一一 一一 一一(〉 一一 一一一6 --6-一 一〈〉 一一φ 一一・ _ひ 占_塁 凝 ↓._(y.一 〈髭ll..6..6... lIlIllllllll -一一(〉 一一(〉 一一◇ 一◇ 一一6-一 ◇ 一一 一一一◇ 一一6-一 一φ 一一一〈t"一 一・ 一一一(〉 一一(〉 一一(〉 一一(〉 一一(}一 一(〉 一一 一一一6一 一6一 一6一 一6一 一くt)'一一6一 一・ ,II■Il 匪1■1lI IJIlIlLllIII I■1■IllIlIII 図3.5水 平 と垂 直 の エ ッ ジ に 対 す る ロ ー カ ル ウ ィ ン ドウ そ し て,求 め た 低 解 像 画 像 の 共 分 散 と 高 解 像 画 像 の 共 分 散 を 近 似 し,式(3.4)を 式(3,3)に 代 入 し,以 下 の 式(3.6) を 得 る 。 d=(ごTC)-1(ごTll]) (3.6) 求 め た 予 測 係 数 か ら,式(3.2)を 用 い て 内 挿 す る画 素 の 値 を 決 定 す る。 こ れ でlstStepは 終 わ る.次 か ら,2ndStep に つ い て 述 べ る 。 2ndstepで は,予 測 係 数 の 算 出 にlststepで 内 挿 し た 画 素 も用 い て,画 素Y2i,2j+1とY2i+1,2jに 当 た る と こ ろ を,lst stepと 同 様 に 高 解 像 画 像 と 低 解 像 画 像 の 共 分 散 か ら 内 挿 す る。 図3.6に2ndStepに お い て の 内 挿 す る 画 と そ の 周 囲 の 画 素 と の 幾 何 学 的 対 称 性 を 示 す 。 図3.6に お い て, 黒 く塗 り つ ぶ さ れ て い る 点 が2ndstepで 内 挿 す る 画 素, 灰 色 の 画 素 がlststepで 内 挿 され た 画 素 で あ る 。 ロ ー一一カ ル ブ ロ ッ ク は,lststepで の 参 照 範 囲 を45Q左 に 傾 け た も の を 使 用 す る 。i… … i…1 → …1† .IIl R・・ …Il II3 …1[ 21…(2i,21) 一←一一一一一一一一一一一一一一「一一一一一一一一一一一一一一一一一一マー一一一一一一一一一一一一一 3 A 21ro31 21 ち …1 ,b E^1
…「1(2i 1,2i) 〔2i+
一 1 一 一 一 一 一 一 (年i+1,21-1 3 r1 F r3 1 5 7セ i I ρ2 iI … = 十z,2D … il 〔21+1,2j+1) 図3.62ndStepで の 内 挿 画 素 と 周 囲 の 画 素 の 幾 何 学 的 対 称 性 エ ッ ジ と し て 判 別 され な か っ た 平 坦 部 に お い て は,α は4つ す べ て の 要 素 に1/4が 代 入 さ れ,lststepで は 対 角 方 向 の4近 傍 と,2ndstepで は 通 常 の4近 傍 と の 間 で バ イ リニ ア 補 間 さ れ る 。 図3フ に 概 略 を 示 す 。 ◇ ◇
(a)1ststep
) 提 案 手 法 で は,斜 めの エ ッジ と して45。 の エ ッジ に 対 す るエ ッジ 方 向 の推 定方 法 と ロー カル ウ ィ ン ドウを 提案 す る.ま た,エ ッジ 方 向推 定 時 の 画 素 参 照 範 囲 を広 げ る こ とで,推 定精 度 を 向 上 させ る。 O . ひ(b)2ndstep
図3.7各Stepに お い て 平 坦 部 で の バ イ リニ ア 補 間 時 の 画 素 選 択 この 従 来 手 法 の 問 題 点 と して,対 応 す るエ ッ ジの 少 な さが 挙 げ られ る.水 平 と垂 直 で は,自 然 画 像 に 対 す る適 合 が 十 分 で な く,画 像 全 体 と して の 品 質 向 上 に は ま だ 及 ば な い 。 ま た,水 平 と垂 直 の ロー カ ル ウ ィ ン ドウを 追 加 した こ とで,従 来 手 法 に は 見 られ な か っ た 内 挿 エ ラー が 起 こ っ た 。 そ の 内 挿 エ ラー 部 分 の 拡 大 画 像 を図3,8に 示す 。 ● o 』 盒魅
4.提 案 手 法 まず,内 挿 時 に4近 傍 の 画 素 でエ ッジ方 向推 定 を行 う。 推 定結 果 が 水 平 ・垂 直 な ど特 徴 的 な エ ッジ で あ る可 能性 が あ っ た場 合,ロ ー カル ウ ィ ン ドウに合 わせ て,エ ッジ 方 向推 定 時 に参 照す る画 素 の 範 囲 を広 げ る。これ に よ り, 共 分散 を 求 め る 際 に 参 照 す る 画 素 の範 囲 に適 した正 しい エ ッジ 方 向 を推 定す る こ とが で き る。 図5.1の よ うに, 内挿 時 に対 角す る4近 傍 の 画 素 に 注 目す る。 そ の 画 素 の 中 で 隣接 す る画 素(図1で は,4番 目 と5番 目の 画 素)の み エ ッジ ピク セル だ っ た場 合,そ の 部分 に垂 直 ま た は 水 平 の エ ッジ が 存在 す る 可能 性 が あ る と判 断す る。 次 に,水 平 の エ ッジ が 内挿 す る画 素 か ら見 て 下 に あ る場 合 は,参 照 す る 画 素 の範 囲 に合 わせ て4番 目の左 側 と5番 目の右 側 に エ ッジ 方 向推 定 時 の 参 照 範 囲 を広 げ,エ ッ ジ方 向 の 推 定 を行 うこ とで 共 分 散 を求 め る。 ま た,垂 直 の 場 合(1 番 目 と4番 目や2番 目 と5番 目が エ ッジ ピ クセ ル の 場 合) も同様 に,参 照 す る 画 素 の範 囲 に 合 わせ て エ ッジ方 向推 定 時 の 参 照 範 囲 を 上 下 に 広 げ,エ ッジ 方 向 を推 定す る こ とで,共 分 散 を 求 め る。 図3.8従 来 手 法 で の 内 挿 エ ラ ー この 内挿 エ ラー の 原 因 と して,エ ッ ジ部 分 で な い 画 素 を参 照 した 場 合,計 算 上 は相 関 が な け れ ば 予測 係 数 は,0 に な るは ず が,実 際 の 結 果 で は0に な っ て い な い こ とが 挙 げ られ る。⇒
o占②
⑤o
④ ⑤ ◎ ② 図4,1画 素 参 照 の 延 長 次 に,45。 の エ ッ ジに 対 して エ ッジ 方 向 の推 定方 法 を 追 加 す る。 この提 案 手 法 で は,内 挿 画 素 と斜 め45。 の エ ッ ジの位 置 関係 を 大 き く2つ に分 類 して 判 別 す る。1つ が,エ ッジ 内部 に 内挿 画 素 が位 置 す る 場合 で あ る。 も う 1つ が エ ッ ジ付 近 に 内挿 画 素 が位 置す る場 合 で あ る。 こ の 場合,提 案 手 法 で は従 来 手 法 の 内挿 画 素 の対 角方 向4 近 傍 だ け で な く仮 定 した エ ッ ジ方 向 に 参 照 範 囲 を延 長 し て エ ッジ方 向 の推 定 を行 う.図4.2-3に エ ッジ 方 向推 定 に お い て斜 め45。 の エ ッジ に 対 す る参 照 範 囲 を示 す。図 4.2は,エ ッ ジ内 部 に内 挿 画 素 が 位 置 す る場 合 を示 す。ま た,図4.3に エ ッジ 付 近 に 内挿 画 素 が 存 在 す る場合 を 示 す 。aが 左 上,bが 右 上,cが 左 下,dが 右 下 に エ ッジ ピ ク セ ル が 存在 す る 場合 で あ る。囲
囲
図4.2斜 め45。 の エ ッジ の 内 部 に 内 挿 画 素 が 位 置 す る 場 合臨
⇒
0 ② 0 O ④ 0 切 ( 0 ② 0 ⑤ ④ 0⇒
④
② 0 0 ⑤ ④ ⑦⇒
㈲
⇒
團
圏
ω
る す 置 位 に り 周 の 素 画 挿 内 が ジ ツ エ の ﹃ 4 め 合 斜 場 2 4 図 図4.2に お い て,内 挿 す る 画 素 の4近 傍 の う ち 対 角 方 向 の 画 素 の み が エ ッ ジ ピ ク セ ル だ っ た 場 合 そ の エ ッ ジ の 方 向 を45Gと 推 定 す る 。 図4.3に お い て,内 挿 す る 画 素 の4近 傍 の う ち1つ の 画 素 の み が エ ッ ジ ピ ク セ ル だ っ た 場 合 そ の エ ッ ジ の 方 向 が45。 と仮 定 す る 。 さ ら に,そ の エ ッ ジ ピ ク セ ル か ら, 仮 定 し た 斜 め の 方 向 に 参 照 範 囲 を 広 げ て エ ッ ジ ピ ク セ ル の 有 無 を 確 認 し,エ ッ ジ 方 向 を 推 定 す る 。 次 に,推 定 し た エ ッ ジ 方 向 に 合 わ せ て ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ を 選 択 す る 。 こ の と き,選 択 す る ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ に 斜 め45。 の エ ッ ジ に 適 合 す る 形 を 加 え る.図5.4に 追 加 し た ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ を 示 す 。 ほ 一 一(〉一一〈〉 一一(〉一一(〉一一〈〉 一一(〉一一 一一 〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一(〉一一〈〉 一一 一一一〈〉 』:一 一一〈〉 一・ぐ 一t-一 一 一一〈〉 一一・ 一一 〈〉 一・ぐ 一 一 〈〉 一 ヘ ー〈〉 一一・ 1 --6.r."16k--6-一 ほ 一一 〈〉 一一 一 ≠ 一一・・it-一一〈〉 一一 ほ 一 一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一 一一 〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一〈〉 一一 II■lIIIlIIlI IIlllIIlII■ ■ IIlllIIOIII■ 図4.4斜 め450の エ ッ ジ に 対 す る ロ ー カ ル ウ ィ ン ド ウ 5.実 験 結 果 提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 す る こ と を 目 的 に 実 画 像 を 用 い た 実 験 を 行 っ た.画 像 は,512×512の 解 像 度 のailplane を 使 用 し,両 画 像 を グ レ ー ス ケ ー ル に 変 換 後,実 験 を 行 っ た.ま た,図5,1に 元 画 像,図5,2に エ ッ ジ 方 向 の 推 定 精 度 向 上 結 果(aに 従 来 手 法,bに 提 案 手 法),図5.3に 斜 め 45。 の エ ッ ジ に 対 す る 内 挿 処 理 後 の 結 果(aに 従 来 手 法,b に 提 案 手 法)を 示 す 。、
練4
㌦
図5.1元 画 像 一1虹 . (a)軋
L国 (b) 図5.2水 平 の エ ッ ジ に 対 す る 精 度 向 上 (a) (b) 図5.3斜 め45度 の エ ッ ジ 部 分 画 素 内 挿 結 果軋
6.実 験 結 果 の 考 察 と今 後 の 課 題 図5.2のaとbは,飛 行 機 の 後 ろの機 体 部 分 の 拡 大 画 像 で あ る。 提 案 手 法 で は,画 像 中心 部 分 の 水 平 エ ッ ジの 画 質 が 向 上 して い る こ とが わ か る。 これ は,従 来 手 法 で 水 平 と判 断 して い た エ ッ ジが,参 照 範 囲 を 広 げ る こ とで, 少 し傾 い て る こ とが 判 断 で きた た め で あ る。 図5.3のaとbは,飛 行 機 の 後 ろの 羽 部 分 の 拡 大 画 像 で あ る。 左 上 に 向か う斜 め45。 の エ ッジ が 追加 した ロー カ ル ウ ィ ン ドウに よっ て,非 常 に鮮 明 に な って い る こ とが 確 認 で き る。領 域 の 境 界 線 が 鮮 明 か つ 自然 で あ り,エ ッ ジ 付 近 で そ れ ぞ れ の エ ッジ に 適 した 内 挿 が で きて い る。 これ は エ ッ ジ方 向 推 定 時,エ ッジ 内 と判 断 され た 内 挿 画 素 の ロー カ ル ウ ィ ン ドウが エ ッ ジに極 め て 沿 って い た た め で あ る。 結 果,そ の エ ッ ジの 要 素 を多 く含 む こ とで, 領 域 の 境 界 線 が 鮮 明 に な っ た 。 次 に,今 後 の 課題 と して,エ ッ ジ方 向 推 定 方 法 も細 か い エ ッ ジに 対 して,誤 検 出 が存 在 した こ とが挙 げ られ る。 そ の た め,さ らな るエ ッジ 方 向 推 定 方 法 の 検 討 が 必 要 で あ る。 ま た,画 像 を平 坦 部 とエ ッ ジ部 と しか,区 別 して い な か っ た 。 しか し現在,数 多 くの論 文 で,「 平 坦 部 ・テ クス チ ャ部 ・エ ッ ジ部 」 と3つ に分 けて 処 理 を され て い る。 本 手 法 で も平 坦 部 と認 識 され て しま っ た テ クス チ ャ部 は 不 鮮 明 に ぼ や けて しま う。 今 後,画 素 内挿 に お い て 画 像 品 質 の 向 上 を 目指 す た め に テ クス チ ャ部 の 判 別 手 法 や 内 挿 手 法 の 検 討 が 必 要 で あ る と考 え る。 さ らに,Ca皿y手 法 に よ るエ ッジ検 出 の 際 の 閾値 の 設 定 と内 挿 予 測 の た め の ウ ィ ン ドウサ イ ズ の 設 定 を 画 像 毎 に マ ニ ュア ル で 行 っ た 。 しか し,よ り実 用 的 な 技 術 と し て は,ウ ィ ン ドウサ イ ズ 設 定 の た め の 閾 値 な どを 定 量 的 に 決 定 す る こ とが 求 め られ る。 エ ッジ の 強 度 と閾 値 を関 連 付 け るた め の,何 らか の 指 標 が 必 要 に な っ て く る.そ の 選 定 が 重 要 で あ る。 7.お わ り に 本 論 文 で は,エ ッ ジ特 性 に 基 づ い た 画 素 内 挿 手 法 とそ の 精 度 向 上 を 提 案 した 。 画 像 内 に お け るエ ッ ジ部 を検 出 し,そ の エ ッ ジ方 向 推 定 の 精 度 を向 上 させ る こ とで,内 挿 後 の エ ッジ 部 分 の 画 質 が 向 上 した 。 ま た,検 出 した エ ッ ジに 基 づ い て 内挿 の た め の ロー カ ル ウ ィ ン ドウ を適 用 的 に 変 化 させ,内 挿 予 測 を行 っ た 。 シ ミ ュ レー シ ョン実 験 を行 い,提 案 手 法 が 従 来 手 法 に 比 べ て,目 的 の エ ッ ジ に 対 して 画 素 内 挿 後 の 画 像 の 画 像 品 質 が 改 善 され て い る こ とを 示 した。 最 後 に改 善 すべ き点や残 され た課 題 につ いて議 論 した。 今 後 は,そ れ らの課 題 を 改善 し更 な る精 度 向上 に努 めた い.
