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영상 해상도 개선을 위한 다중 부족분 추정 방법
Multiple Shortfall Estimation Method for Image Resolution Enhancement 원문보기

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.51 no.3, 2014년, pp.105 - 111  

김원희 (부경대학교) ,  김종남 (부경대학교) ,  정신일 (부경대학교)

초록
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영상 해상도 개선은 저해상도 획득 영상의 해상도를 개선하여 고해상도 영상을 생성하는 기술이다. 영상 해상도 개선을 위해서는 저해상도 획득 영상의 열화 과정에서 발생하는 손실된 화소 정보를 정확하게 추정하는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 영상 해상도 개선을 위한 다중 부족분 추정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 획득 영상의 부영상 집합에 알려진 열화 및 복원 과정을 수행하여 서로 다른 형태의 다중 부족분을 추정하고, 추정된 부족분과 획득 영상의 보간 영상의 결합을 통해서 결과 영상을 생성하고, 디블러링을 수행하여 최종 복원 영상을 생성한다. 객관적 화질 측정 지표인 PSNR, SSIM, FSIM으로 비교한 결과 제안한 방법이 보간만을 사용하는 방법들보다 높은 값을 가지는 것을 확인하였다. 또한 결과 영상의 시각적 비교 결과 주관적 관점의 화질도 가장 뛰어난 것을 알 수 있었고, 보간만을 사용하는 방법들보다 빠른 계산시간을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 제안하는 방법은 영상 해상도 개선을 위한 응용 환경에서 유용하게 사용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Image resolution enhancement is a technique to generate high-resolution image through improving resolution of low-resolution obtained image. It is important to estimate correctly missing pixel value in low-resolution obtained image for image resolution enhancement. In this paper, multiple shortfall ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 목적 함수를 적용한 복원 영상에 추정 부족분을 결합하고 디즐러를 적용하여 복원 영상의 해상도를 더욱 개선시키는 방법을 제안한다. 앞서 언급한 것과 같이 목적 함수의 사용만으로는 복원 영상과 원본 영상 사이에 차이가 발생하게 되고, 이 차이는 부족분으로 정의할 수 있다.
  • 본 논문에서는 목적 함수에 독립적인 영상 해상도 개선 방법을 제안하였다. 제안하는 방법은 획득 영상에 목적 함수를 적용한 결과 영상에 추정 부족분을 더해주고 흐려짐 현상을 완화하여 최종적으로 개선된 결과 영상을 생성한다.
  • 본 논문에서는 목적 함수의 성능 개선 없이 부족분을 감소시키는 방법에 초점을 둔다. 목적 함수와는 무관하게 부족분을 감소시킬 수 있다면 기존의 방법들과 결합 하여 더욱 개선된 결과 영상을 생성할 수 있다.
  • 이 부족분을 추정하고 복원 영상에 적용하면 기존의 접근법보다 개선된 결과 영상을 생성할 수 있다는 것이 제안하는 방법의 핵심 이론이다. 여기에서 부족분을 정확하게 추정하는 것이 중요한 요소이며, 부족분 추정을 위해서 본 논문에서는 자가 열화 복원(self degradation restoration) 기법을 제안한다.
  • 목적 함수와는 무관하게 부족분을 감소시킬 수 있다면 기존의 방법들과 결합 하여 더욱 개선된 결과 영상을 생성할 수 있다. 이를 위해서 본 논문에서는 영상 해상도 개선을 위한 다중 부족분 추정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 저해상도 획득 영상으로부터 부영상 집합을 생성하는 단계, 부영상 집합에 알려진 열화 및 복원 과정을 거쳐서 서로 다른 형태의 다중 부족분 집합을 추정하는 단계, 복원 영상과 다중 부족분 집합을 결합하는 단계, 디블러를 통해서 최종 결과 영상을 생성하는 단계로 이루어진다.
  • 디블러의 사용은 획득 영상이 생성될 때 발생할 수 있는 블러링으로 발생하는 화소 값의 손실을 보충하기 위해서 사용된다. 특히 본 연구에서는 약한 블러가 발생한 것을 대상으로 제한하여 알고리즘을 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영상 해상도 개선 기술이란 무엇인가? 영상 해상도 개선은 저해상도 획득 영상의 해상도를 개선하여 고해상도 영상을 생성하는 기술이다. 영상 해상도 개선을 위해서는 저해상도 획득 영상의 열화 과정에서 발생하는 손실된 화소 정보를 정확하게 추정하는 것이 중요하다.
영상 해상도 개선 기술이 초점을 두고 있는 부분은 어디인가? 센서를 이용한 영상 획득이 보편화되고, 고해상도 영상 표현에 대한 관심이 증가하면서 영상 해상도 개선을 위한 연구도 많은 관심을 가지게 되었다. 이런 연구들은 결과 영상의 시각적인 만족도, 원본 영상과의 유사도, 열화 현상의 완화 정도, 객관적 화질 측정 결과, 알고리즘의 계산복잡도 최적화 등에 초점을 두고 있다.
전통적 보간법의 특징은 무엇인가? 최근접 이웃 화소 보간법, 양선형 보간법, 삼각보간법, 회선보간법, 스플라인보간법 등이 대표적이다. 전통적 보간법은 영상의 국부적 특성이나 윤곽선 변화를 제대로 추정하지 못하는 특징이 있다.
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참고문헌 (9)

  1. Changwon Choi and Joonhwan Yi, "An Interpolation Method for a Barrel Distortion Using Nearest Pixelson a Corrected Image", Journal of The Institute of Electronics Engineers of Korea, Vol.50, No.7, pp. 181-190, Jul. 2013. 

  2. Du Sic Yoo, Ki Sun Song, and Moon Gi Kang, "A Deblurring Algorithm Combined with Edge Directional Color Demosaicing for Reducing Interpolation Artifacts," Journal of The Institute of Electronics Engineers of Korea, Vol. 50, No. 7, pp. 205-215, Jul. 2013. 

  3. X. Li and M.T. Orchard, "New edge-directed interpolation," IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 10, No. 10, pp. 1521-1527, 2001. 

  4. N. Asuni and A. Giachetti, "Accuracy improvements and artifacts removal in edge based image interpolation," Proc. Int. Conf. Computer Vision Theory and Applications, pp. 58-65, 2008. 

  5. A. Giachetti and N. Asuni, "Real-Time Artifact-Free Image Upscaling," IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 20, No. 10, pp. 2760-2768, 2011. 

  6. D. Zhou, X. Shen, and W. Dong, "Image zooming using directional cubic convolution interpolation," IET Image Processing, Vol. 6, Issue 6, pp. 627-634, 2012. 

  7. L. Zhang and X. Wu, "An Edge-Guided Image Interpolation Algorithm via Directional Filtering and Data Fusion," IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 15, No. 8, pp. 2226-2238, 2006. 

  8. Z. Wang, A.C. Bovik, H.R. Sheikh, and E.P. Simoncelli, "Image Quality Assessment: From Error Visibility to Structural Similarity," IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 13, No. 4, pp. 600-612, 2004. 

  9. L. Zhang, L. Zhang, X. Mou, and D. Zhang, "FSIM: A Feature Similarity Index for Image Quality Assessment," IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 20, No. 8, pp. 2378-2386, 2011. 

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