JP2000354180A

JP2000354180A - ノイズ低減装置

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Publication number: JP2000354180A
Application number: JP11165564A
Authority: JP
Inventors: Ken Terasawa; 見寺澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-19
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: JP3943762B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、撮影状況に合わせたノイズ
低減と解像感の確保された高画質な画像を提供すること
ができるノイズ低減装置を提供する。【解決手段】入力信号に対して周辺画素を含めた複数の
画素内の特異点を検出し、それを除去することでノイズ
の低減を図るノイズ低減回路において、原画像信号Ｓ１
が入力され、特異点の除去された参照画像信号Ｓ２を出
力する特異点除去回路１と、原画像信号Ｓ１と参照画像
信号Ｓ２と合成比制御信号ｋとに基づいて、原画像信号
Ｓ１と参照画像信号Ｓ２とを合成して出力する合成回路
２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば画像信号な
どのノイズを低減させるためのノイズ低減装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のデジタル信号処理技術の進歩は、
映像分野に大きな発展をもたらしている。デジタルビデ
オカメラや、デジタルスチルカメラなどでは、デジタル
記録媒体の出現で、パソコンなどに画像データを記録
し、編集し、加工することが容易にかつ高画質にできる
ような環境となってきた。

【０００３】一方、ＣＣＤの製造技術も確実に進歩して
おり、静止画用途では民生用のものでも１００万画素を
越えるものが出てきた。さらに、ＣＣＤ自体の小型化も
進んでおり、ビデオカメラではほとんどのものが４分の
１インチのＣＣＤを採用している。

【０００４】こういった状況の中では、ＣＣＤの感度の
低下を改善するためにノイズの低減を信号処理で行うこ
とが重要な技術となってきている。特に、非線形処理を
用いたフィルタリングによる特異点除去は、簡単な回路
構成でノイズの低減が実現できる点で非常に有利であ
る。

【０００５】図３は、従来の特異点除去型ノイズ低減装
置の例を示した図である。この例では、特異点除去に水
平方向のメディアンフィルタを用いている。

【０００６】図４Ａに示すようなノイズを含む原信号Ｓ
は、メディアンフィルタ５０１に入力される。メディア
ンフィルタ５０１では、遅延手段５１１，５１２，５１
３，５１４によって水平５画素分の原信号を参照し、比
較手段５１５によって５画素のうちの中央値を取るもの
を検出し、ノイズ除去後の信号Ｓ’として出力する。

【０００７】メディアンフィルタを通したノイズ除去後
の信号Ｓ’は、図４Ｂに示すように特異点が除去される
ことによりノイズ成分が低減され、且つエッジ成分は保
存されて出力されるので、このフィルタはノイズの多い
画像に対するノイズ低減に有効な手段である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では、ノイズの低減は実現できるものの、画像を
モニタなどに映してみると、本来画像が持ち合わせてい
た高周波成分も必要以上に低減されてしまい、のっペり
として質感が失われたり、解像感が損なわれてしまうと
いう問題点があった。

【０００９】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、簡単な回路構成で、撮
影状況に合わせたノイズ低減と解像感の確保された高画
質な画像を提供することができるノイズ低減装置を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるノイズ低減装置
は、入力信号に対して周辺画素を含めた複数の画素内の
特異点を検出し、それを除去することでノイズの低減を
図るノイズ低減装置において、原画像信号Ｓ１が入力さ
れ、特異点の除去された参照画像信号Ｓ２を出力する特
異点除去手段と、前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信
号Ｓ２と合成比制御信号ｋとに基づいて、前記原画像信
号Ｓ１と参照画像信号Ｓ２とを合成して出力する合成手
段とを具備することを特徴としている。

【００１１】また、本発明に係わるノイズ低減装置は、
入力信号に対して周辺画素を含めた複数の画素内の特異
点を検出し、それを除去することでノイズの低減を図る
ノイズ低減装置において、原画像信号Ｓ１とフィルタの
特性を設定する特性制御信号ｐが入力され、その設定さ
れた範囲、および特性に基づいて特異点を除去して参照
画像信号Ｓ２を出力する特異点除去手段と、前記原画像
信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２と合成比制御信号ｋと
に基づいて、前記原画像信号Ｓ１と参照画像信号Ｓ２と
を合成して出力する合成手段とを具備することを特徴と
している。

【００１２】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成手段は、前記合成比制御信号ｋに基づ
いて前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２との合
成信号Ｓ’をＳ１・ｋ＋Ｓ２・（１−ｋ）で表わされる
式から合成して出力することを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成手段は、合成比制御信号ｋに基づい
て、前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２との差
分に対してｋの幅でコアリングを施した後、前記原画像
信号Ｓ１を加算することで合成信号Ｓ’を出力すること
を特徴としている。

【００１４】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段はメディアンフィルタ或い
は平均値フィルタであることを特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段は、特性制御信号ｐに基づ
いて、平均値フィルタで求められた参照画素の平均値と
前記原画像信号Ｓ１との差分に対してｐの幅でコアリン
グを施した後、前記原画像信号Ｓ１を加算することでノ
イズを低減することを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、画像の高周波成分を
抽出する高周波検出手段によって得られた高周波成分の
信号レベルに応じて、高周波成分の信号レベルが高いほ
ど前記原画像信号Ｓ１の混合比を増すように制御するこ
とを特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、画像の特徴を抽出す
るテクスチャマッチング手段或いは周辺画素との相関値
演算によって得られた特徴値に応じて、画像が平坦であ
ることを示す特徴値が高いほど前記参照画像信号Ｓ２の
混合比を増すように制御することを特徴としている。

【００１８】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、低照度下で撮影する
ときにＣＣＤの出力を増幅するように動作する自動利得
制御（ＡＧＣ）回路に送られる利得制御信号に応じて、
利得が高いほど前記参照画像信号Ｓ２の混合比を増すよ
うに制御することを特徴としている。

【００１９】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、電子ズーム制御手段
によって出力される倍率係数に応じて、倍率が高いほど
前記参照画像信号Ｓ２の混合比を増すように制御するこ
とを特徴としている。

【００２０】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、画像信号の各色毎に
独立に制御可能であり、ホワイトバランス処理で利得を
高くする色には前記参照画像信号Ｓ２の混合比を増すよ
うに、低くする色には前記原画像信号Ｓ１の混合比を増
すように制御することを特徴としている。

【００２１】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、画像信号の各色毎に
独立に制御可能であり、広帯域の輝度信号となる画素に
は前記原画像信号Ｓ１の混合比を増すように、狭帯域の
色信号となる画素には前記参照画像信号Ｓ２の混合比を
増すように制御することを特徴としている。

【００２２】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、画像の高周波成分を抽
出する高周波検出手段によって得られた高周波成分の信
号レベルに応じて、高周波成分の信号レベルが高いほど
参照画素範囲を狭めるように制御することを特徴として
いる。

【００２３】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、画像の特徴を抽出する
テクスチャマッチング手段或いは周辺画素との相関値演
算などによって得られた特徴値に応じて、画像が平坦で
あることを示す特徴値が高いほど参照画素範囲を広げる
ように制御することを特徴としている。

【００２４】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、低照度下で撮影する時
にＣＣＤの出力を増幅するように動作する自動利得制御
（ＡＧＣ）回路に送られる利得制御信号に応じて、利得
が高いほど参照画素範囲を広げるように制御することを
特徴としている。

【００２５】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、電子ズーム制御手段に
よって出力される倍率係数に応じて、倍率が高いほど参
照画素範囲を広げるように制御することを特徴としてい
る。

【００２６】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、画像信号の各色毎に独
立に制御可能であり、ホワイトバランス処理で利得を高
くする色には参照画素範囲を広げるように、低くする色
には参照画素範囲を狭めるように制御することを特徴と
している。

【００２７】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、画像信号の各色毎に独
立に制御可能であり、広帯域の輝度信号となる画素には
参照画素範囲を狭めるように、狭帯域の色信号となる画
素には参照画素範囲を広げるように制御することを特徴
としている。

【００２８】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段において、前記特性制御信
号ｐは、画像の高周波成分を抽出する高周波検出手段に
よって得られた高周波成分の信号レベルに応じて、高周
波成分の信号レベルが高いほどコアリング範囲を狭める
ように制御することを特徴としている。

【００２９】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段において、前記特性制御信
号ｐは、画像の特徴を抽出するテクスチャマッチング手
段或いは周辺画素との相関値演算などによって得られた
特徴値に応じて、画像が平坦であることを示す特徴値が
高いほどコアリング範囲を広げるように制御することを
特徴としている。

【００３０】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段において、前記特性制御信
号ｐは、低照度下で撮影する時にＣＣＤの出力を増幅す
るように動作する自動利得制御（ＡＧＣ）回路に送られ
る利得制御信号に応じて、利得が高いほどコアリング範
囲を広げるように制御することを特徴としている。

【００３１】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段において、前記特性制御信
号ｐは、電子ズーム制御手段によって出力される倍率係
数に応じて、倍率が高いほどコアリング範囲を広げるよ
うに制御することを特徴としている。

【００３２】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段において、前記特性制御信
号ｐは、画像信号の各色毎に独立に制御可能であり、ホ
ワイトバランス処理で利得を高くする色にはコアリング
範囲を広げるように、低くする色にはコアリング範囲を
狭めるように制御することを特徴としている。

【００３３】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特異点除去手段において、前記特性制御信
号ｐは、画像信号の各色毎に独立に制御可能であり、広
帯域の輝度信号となる画素にはコアリング範囲を狭める
ように、狭帯域の輝度信号となる画素にはコアリング範
囲を広げるように制御することを特徴としている。

【００３４】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記合成比制御信号ｋは、請求項７，８，９，
１０，１１，１２の条件を重み付けした上で決定するこ
とを特徴としている。

【００３５】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、請求項１３，１４，１
５，１６，１７，１８の条件を重み付けした上で決定す
ることを特徴としている。

【００３６】また、この発明に係わるノイズ低減装置に
おいて、前記特性制御信号ｐは、請求項１９，２０，２
１，２２，２３，２４の条件を重み付けした上で決定す
ることを特徴としている。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００３８】（第１の実施形態）図１は、本発明のノイ
ズ低減装置の第１の実施形態の構成を示す図である。こ
れは特異点除去手段に水平５タップのフィルタを用いた
例である。

【００３９】図４Ａに示すようなノイズを含む原信号Ｓ
１は、フィルタ１に入力される。フィルタ１では、遅延
手段１１，１２，１３，１４によって水平５画素分の原
信号を参照し、フィルタ回路１５によって、メディアン
であれば５画素のうちの中央値を取るものを検出し、平
均値であれば５画素の平均値を取り、図４Ｅに示すよう
なノイズ除去後の参照信号Ｓ２として出力する。

【００４０】原信号Ｓ１及び参照信号Ｓ２は、合成回路
２に入力される。合成回路２は減算器２１、乗算器２
２、加算器２３からなっており、合成制御係数ｋによっ
てＳ’＝Ｓ１・ｋ＋Ｓ２・（１−ｋ）を一つの乗算器で実現できるように変形したＳ’＝（Ｓ１−Ｓ２）・ｋ＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。

【００４１】なお、この合成回路２については、上記式
に縛られるものではなく、例えば図２４に示すような減
算器２１、図２３のような作用をするコアリング回路２
２、加算器２３を利用したものに置き換えることも当然
可能である。

【００４２】この場合、原信号Ｓ１と参照信号Ｓ２は、
合成制御係数ｋによってＳ’＝ｆ｛（Ｓ１−Ｓ２），ｋ｝＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。ここでｆ｛ａ，ｂ｝はコアリング関数を
示す。

【００４３】合成制御係数ｋは、係数発生器３によって
発生する。係数発生器３の例を図１５及び図１６に示
す。

【００４４】図１５は、ある一つの撮影条件を元に合成
制御係数ｋを発生する回路である。ここで挙げる条件と
は、例えば高周波成分解析、テクスチャマッチングなど
による平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電子ズー
ム倍率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信号の判
別信号などである。

【００４５】係数発生回路３００は、図５，図６，図
７，図８，図９に示すように、各撮影状況に合せてｋの
値を決定する。この部分の構成としては、テーブルによ
る参照或いは関数器など、ハードウェア規模の制約に従
い決定付ければ良い。

【００４６】図１６は、複数の撮影条件を元に合成制御
係数ｋを発生する回路である。ここで挙げる条件とは、
例えば高周波成分解析、テクスチャマッチングなどによ
る平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電子ズーム倍
率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信号の判別信
号などである。

【００４７】係数発生回路３００，３０１，３０２，３
０３，３０４は、図５，図６，図７，図８，図９に示す
ように、各撮影状況に併せてそれぞれの条件によるｋの
値を決定する。この部分の構成としては、テーブルによ
る参照或いは関数器など、ハードウェア規模の制約に従
い決定付ければ良い。

【００４８】また、係数発生回路３０５は、色判別信号
により、広帯域の輝度信号を生成する画素に対しては、
高周波成分を多く含んでいると判断してｋの値を大きく
し、狭帯域の輝度信号を生成する画素に対しては、高周
波成分はノイズにあたると判断してｋの値を小さくす
る。

【００４９】各撮影条件の抽出は、図２１に示すような
カメラの構成でその例を示す。

【００５０】レンズ５１、アイリス５２を通過してＣＣ
Ｄ５３上で結像した被写体像は光電変換されて画像信号
となり、ＣＤＳ回路５４、ＡＧＣ回路５５、Ａ／Ｄ変換
器５６を通り、デジタル信号に変換されて、カメラ信号
処理回路５７に入力される。

【００５１】カメラ信号処理回路５７の内部では、色分
離、ホワイトバランス、輪郭強調、ガンマ補正などの処
理が施される。

【００５２】そして、カメラ信号処理回路５７の出力信
号Ｒ，Ｇ，Ｂは、ノイズ低減回路５８に入力される。

【００５３】このとき、カメラ信号処理回路５７では、
輪郭強調用のフィルタを利用して画像の高周波成分解析
を行い、その値Ｒｑをノイズ低減回路５８に入力する。

【００５４】また、カメラ信号処理回路５７では、ホワ
イトバランスを取った時に利用した各色信号のホワイト
バランス係数Ｒｗｂをノイズ低減回路５８に入力する。

【００５５】また、カメラ信号処理回路５７からの輝度
信号出力が入力される特徴抽出回路６０では、テクスチ
ャマッチングや近隣画素の相関値を利用して画像の平坦
さを数値で表し、その値Ｒｃｖをノイズ低減回路５８に
入力する。

【００５６】また、輝度レベル抽出回路５９は、画像の
輝度レベルを監視してアイリス５２の調整を行う他に、
アイリス５２が開放となっても輝度レベルが下がってい
くような低照度の撮影時にＡＧＣ５５を制御して明るさ
を確保する。この時の利得係数Ｒａｇｃをノイズ低減回
路５８に入力する。

【００５７】また、ズームレバー６１などの操作によっ
て画像に電子的な補間操作によるズーミングがなされた
時に、その時の拡大率Ｒｚがノイズ低減回路５８に入力
される。

【００５８】このようにして、ノイズ低減回路に撮影状
況が常に送られている。

【００５９】これら複数の条件からそれぞれ得られたｋ
hq，ｋwb，ｋq，ｋz，ｋcv，ｋcdは、ｋ決定回路３０６
に入力される。

【００６０】ｋ決定回路３０６は、複数のｋに重み付け
を施し、最終的なｋを出力する。ここでの重み付け処理
は、例えばｋ＝ａ・ｋhq＋ｂ・ｋwb＋ｃ・ｋq＋ｄ・ｋz＋ｅ・ｋcv
＋ｆ・ｋcd のようなものである。

【００６１】こうして合成された信号は、ノイズ除去後
の信号Ｓ２と、高周波成分をもつ原信号Ｓ１とを撮影状
況に応じて好適に混合しているため、図４Ｃに示すよう
にノイズ成分を低減し且つ高周波成分は保存されるの
で、ノイズの多い画像に対して好適にノイズ低減が図ら
れる。

【００６２】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態を以下に記述する。

【００６３】図１９は、第２の実施形態のノイズ低減装
置の構成を示す図である。これは特異点除去手段に水平
３タップ、水平５タップの２種類のフィルタを用いた例
である。

【００６４】図４Ａに示すようなノイズを含む原信号Ｓ
１は、フィルタ１０１に入力される。フィルタ１０１で
は、遅延手段１１１，１１２，１１３，１１４によって
水平５画素分の原信号を参照し、フィルタ回路１１５に
よって、メディアンであれば５画素のうちの中央値を取
るものを検出し、平均値であれば５画素の平均値を取
り、フィルタ回路１１６によって、メディアンであれば
３画素のうちの中央値を取るものを検出し、平均値であ
れば３画素の平均値を取り、それぞれ図４Ｅ、図４Ｂに
示すようなノイズ除去後の参照信号を出力する。

【００６５】選択回路１１７には、２つの参照信号及び
選択制御信号ｐが入力され、選択制御信号ｐに従って２
つの参照信号のいずれかを選択し、Ｓ２として出力す
る。

【００６６】原信号Ｓ１及び参照信号Ｓ２は、合成回路
１０２に入力される。合成回路１０２は減算器１２１、
乗算器１２２、加算器１２３からなっており、合成制御
係数ｋによってＳ’＝Ｓ１・ｋ＋Ｓ２・（１−ｋ）を一つの乗算器で実現できるように変形したＳ’＝（Ｓ１−Ｓ２）・ｋ＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。

【００６７】なお、この合成回路１０２については、上
記式に縛られるものではなく、例えば図２４に示すよう
な減算器２１、図２３のような作用をするコアリング回
路２２、加算器２３を利用したものに置き換えることも
当然可能である。

【００６８】この場合、原信号Ｓ１と参照信号Ｓ２は、
合成制御係数ｋによってＳ’＝ｆ｛（Ｓ１−Ｓ２），ｋ｝＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。ここでｆ｛ａ，ｂ｝はコアリング関数を
示す。

【００６９】選択制御係数ｐは、係数発生器１０４によ
って発生する。係数発生器１０４の例を図１７及び図１
８に示す。

【００７０】図１７は、ある一つの撮影条件を元に選択
制御係数ｐを発生する回路である。ここで挙げる条件と
は、例えば高周波成分解析、テクスチャマッチングなど
による平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電子ズー
ム倍率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信号の判
別信号などである。

【００７１】係数発生回路４００は、図１０，図１１，
図１２，図１３，図１４に示すように、各撮影状況に併
せてｐの値を決定する。この部分の構成としては、テー
ブルによる参照或いは関数器など、ハードウェア規模の
制約に従い決定付ければ良い。

【００７２】図１８は、複数の撮影条件を元に選択制御
係数ｐを発生する回路である。ここで挙げる条件とは、
例えば高周波成分解析、テクスチャマッチングなどによ
る平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電子ズーム倍
率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信号の判別信
号などである。

【００７３】係数発生回路４００，４０１，４０２，４
０３，４０４は、図１０，図１１，図１２，図１３，図
１４に示すように、各撮影状況に併せてそれぞれの条件
によるｐの値を決定する。この部分の構成としては、テ
ーブルによる参照或いは関数器など、ハードウェア規模
の制約に従い決定付ければ良い。

【００７４】また、係数発生回路４０５は、色信号判別
信号により、広帯域の輝度信号を生成する画素に対して
は、高周波成分を多く含んでいると判断してｐの値を小
さく（参照画素の少ない方の参照信号を選択）し、狭帯
域の輝度信号を生成する画素に対しては、高周波成分は
ノイズにあたると判断してｐの値を大きく（参照画素の
多い方の参照信号を選択）する。

【００７５】各撮影条件の抽出は、図２１に示すような
カメラの構成でその例を示す。詳細については、本発明
の第１の実施形態と全く同一であるので省略する。

【００７６】これら複数の条件からそれぞれ得られたｐ
hq，ｐwb，ｐq，ｐz，ｐcv，ｐcdは、ｐ決定回路４０６
に入力される。

【００７７】ｐ決定回路４０６は、複数のｐに重み付け
を施し、最終的なｐを出力する。ここでの重み付け処理
は、例えばｐ＝ａ・ｐhq＋ｂ・ｐwb＋ｃ・ｐq＋ｄ・ｐz＋ｅ・ｐcv
＋ｆ・ｐcd のようなものである。

【００７８】合成制御係数ｋは、係数発生器３によって
発生する。係数発生器３の例を図１５及び図１６に示
す。

【００７９】係数発生回路３の動作、撮影条件の組成に
ついては、本発明の第１の実施形態と全く同一であるの
で省略する。

【００８０】こうして合成された信号は、ノイズ除去後
の信号Ｓ２と、高周波成分をもつ原信号Ｓ１とを撮影状
況に応じて好適に混合しているため、図４Ｃに示すよう
にノイズ成分を低減し且つ高周波成分は保存されるの
で、ノイズの多い画像に対して好適にノイズ低減が図ら
れる。

【００８１】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態を以下に記述する。図２は、第３の実施形態のノイズ
低減装置の構成を示す図である。これは特異点除去手段
に水平・垂直に各５タップ計２５タップの空間フィルタ
を用いた例である。

【００８２】図４Ａに示すようなノイズを含む原信号Ｓ
１は、フィルタ２０１に入力される。フィルタ２０１に
は、水平・垂直方向の遅延手段が用意されており、空間
フィルタの構成となっている。

【００８３】遅延手段６１０，６２０，６３０，６４０
は垂直４走査線分の原信号を遅延し、遅延手段６１１〜
６１４、６２１〜６２４、６３１〜６３４、６４１〜６
４４はそれぞれ水平５画素分の原信号を参照し、遅延手
段６０１〜６０４による原信号の水平５画素分の参照画
素を加えて、計２５画素分の参照画素を抽出して、比較
回路２１５に入力する。

【００８４】比較回路２１５は、参照範囲制御信号ｐに
よって示される参照範囲内にある画素データのみを選択
し、メディアンであればそのうちの中央値を取るものを
検出し、平均値であれば平均値を取り、図４Ｅに示すよ
うなノイズ除去後の参照信号Ｓ２として出力する。

【００８５】原信号Ｓ１及び参照信号Ｓ２は、合成回路
２０２に入力される。合成回路２０２は減算器２２１、
乗算器２２２、加算器２２３からなっており、合成制御
係数ｋによってＳ’＝Ｓ１・ｋ＋Ｓ２・（１−ｋ）を一つの乗算器で実現できるように変形したＳ’＝（Ｓ１−Ｓ２）・ｋ＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。

【００８６】なお、この合成回路２０２については、上
記式に縛られるものではなく、例えば図２４に示すよう
な減算器２１、図２３のような作用をするコアリング回
路２２、加算器２３を利用したものに置き換えることも
当然可能である。

【００８７】この場合、原信号Ｓ１と参照信号Ｓ２は、
合成制御係数ｋによってＳ’＝ｆ｛（Ｓ１−Ｓ２），ｋ｝＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。ここでｆ｛ａ，ｂ｝はコアリング関数を
示す。

【００８８】選択範囲制御係数ｐは、係数発生器２０４
によって発生する。係数発生器２０４の例を図１７及び
図１８に示す。

【００８９】図１７は、ある一つの撮影条件を元に選択
範囲制御係数ｐを発生する回路である。ここで挙げる条
件とは、例えば高周波成分解析、テクスチャマッチング
などによる平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電子
ズーム倍率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信号
の判別信号などである。

【００９０】係数発生回路４００は、図１０，図１１，
図１２，図１３，図１４に示すように、各撮影状況に併
せてｐの値を決定する。この部分の構成としては、テー
ブルによる参照或いは関数器など、ハードウェア規模の
制約に従い決定付ければ良い。

【００９１】図１８は、複数の撮影条件を元に選択範囲
制御係数ｐを発生する回路である。ここで挙げる条件と
は、例えば高周波成分解析、テクスチャマッチングなど
による平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電子ズー
ム倍率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信号の判
別信号などである。

【００９２】係数発生回路４００，４０１，４０２，４
０３，４０４は、図１０，図１１，図１２，図１３，図
１４に示すように、各撮影状況に合せてそれぞれの条件
によるｐの値を決定する。この部分の構成としては、テ
ーブルによる参照或いは関数器など、ハードウェア規模
の制約に従い決定付ければ良い。

【００９３】また、係数発生回路４０５は、色信号判別
信号により、広帯域の輝度信号を生成する画素に対して
は、高周波成分を多く含んでいると判断してｐの値を小
さくし、狭帯域の輝度信号を生成する画素に対しては、
高周波成分はノイズにあたると判断してｐの値を大きく
する。

【００９４】各撮影条件の抽出は、図２１に示すような
カメラの構成でその例を示す。詳細については、本発明
の第１の実施形態と全く同一であるので省略する。

【００９５】これら複数の条件からそれぞれ得られたｐ
hq，ｐwb，ｐq，ｐz，ｐcv，ｐcdは、ｐ決定回路４０６
に入力される。

【００９６】ｐ決定回路４０６は、複数のｐに重み付け
を施し、最終的なｐを出力する。ここでの重み付け処理
は、例えばｐ＝ａ・Ｐhq＋ｂ・Ｐwb＋ｃ・Ｐq＋ｄ・Ｐz＋ｅ・Ｐcv
＋ｆ・Ｐcd のようなものである。

【００９７】合成制御係数ｋは、係数発生器３によって
発生する。係数発生器３の例を図１５及び図１６に示
す。

【００９８】係数発生回路３の動作、撮影条件の組成に
ついては、本発明の第１の実施形態と全く同一であるの
で省略する。

【００９９】こうして合成された信号は、空間フィルタ
を通したノイズ除去後の信号Ｓ２と、高周波成分をもつ
原信号Ｓ１とを撮影状況に応じて好適に混合しているた
め、図４Ｃに示すようにノイズ成分を低減し且つ高周波
成分は保存されるので、ノイズの多い画像に対して好適
にノイズ低減が図られる。

【０１００】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態を以下に記述する。図２０は、第４の実施形態のノイ
ズ低減装置の構成を示す図である。これは特異点除去手
段に平均値フィルタとコアリング回路を用いた例であ
る。

【０１０１】図４Ａに示すようなノイズを含む原信号Ｓ
１は、フィルタ７０１に入力される。フィルタ７０１で
は、遅延手段７１１，７１２，７１３，７１４によって
水平５画素分の原信号を参照し、フィルタ回路７１５に
よって、５画素の平均値とコアリング処理により、図４
Ｄに示すようなノイズ除去後の参照信号Ｓ２として出力
する。

【０１０２】原信号Ｓ１及び参照信号Ｓ２は、合成回路
７０２に入力される。合成回路７０２は減算器７２１、
乗算器７２２、加算器７２３からなっており、合成制御
係数ｋによってＳ’＝Ｓ１・ｋ＋Ｓ２・（１−ｋ）を一つの乗算器で実現できるように変形したＳ’＝（Ｓ１−Ｓ２）・ｋ＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。

【０１０３】なお、この合成回路７０２については、上
記式に縛られるものではなく、例えば図２４に示すよう
な減算器２１、図２３のような作用をするコアリング回
路２２、加算器２３を利用したものに置き換えることも
当然可能である。

【０１０４】この場合、原信号Ｓ１と参照信号Ｓ２は、
合成制御係数ｋによってＳ’＝ｆ｛（Ｓ１−Ｓ２），ｋ｝＋Ｓ２の式に則って信号を合成し、ノイズ除去後の信号Ｓ’と
して出力する。ここでｆ｛ａ，ｂ｝はコアリング関数を
示す。

【０１０５】図２２は、本実施形態のフィルタ回路７１
５の例である。参照画素信号Ｄ１〜Ｄ５はまず平均値算
出器８５１に入力され、その平均値が出力される。

【０１０６】減算器８５２は、参照画素のうち中心に位
置するＤ３と平均値との差分を取り、その結果をコアリ
ング回路８５３に入力する。

【０１０７】コアリング回路８５３では、コアリング範
囲制御係数ｐに従って、図２３のような特性のコアリン
グ処理を行い、その結果を加算器８５４にて平均値と加
算することによって、特異点除去を行う。

【０１０８】コアリング範囲制御係数ｐは、係数発生器
７０４によって発生する。係数発生器７０４の例を図１
７及び図１８に示す。

【０１０９】図１７は、ある一つの撮影条件を元にコア
リング範囲制御係数ｐを発生する回路である。ここで挙
げる条件とは、例えば高周波成分解析、テクスチャマッ
チングなどによる平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係
数、電子ズーム倍率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの
各色信号の判別信号などである。

【０１１０】係数発生回路４００は、図１０，図１１，
図１２，図１３，図１４に示すように、各撮影状況に合
せてｐの値を決定する。この部分の構成としては、テー
ブルによる参照或いは関数器など、ハードウェア規模の
制約に従い決定付ければ良い。

【０１１１】図１８は、複数の撮影条件を元にコアリン
グ範囲制御係数ｐを発生する回路である。ここで挙げる
条件とは、例えば高周波成分解析、テクスチャマッチン
グなどによる平坦画像としての特徴値、ＡＧＣ係数、電
子ズーム倍率、ホワイトバランス利得、ＣＣＤの各色信
号の判別信号などである。

【０１１２】係数発生回路４００，４０１，４０２，４
０３，４０４は、図１０，図１１，図１２，図１３，図
１４に示すように、各撮影状況に合せてそれぞれの条件
によるｐの値を決定する。この部分の構成としては、テ
ーブルによる参照或いは関数器など、ハードウェア規模
の制約に従い決定付ければ良い。

【０１１３】また、係数発生回路４０５は、色信号判別
信号により、広帯域の輝度信号を生成する画素に対して
は、高周波成分を多く含んでいると判断してｐの値を小
さくし、狭帯域の輝度信号を生成する画素に対しては、
高周波成分はノイズにあたると判断してｐの値を大きく
する。

【０１１４】これら複数の条件からそれぞれ得られたｐ
hq，ｐwb，ｐq，ｐz，ｐcv，ｐcdは、ｐ決定回路４０６
に入力される。

【０１１５】ｐ決定回路４０６は、複数のｐに重み付け
を施し、最終的なｐを出力する。ここでの重み付け処理
は、例えばｐ＝ａ・ｐhq＋ｂ・ｐwb＋ｃ・ｐq＋ｄ・ｐz＋ｅ・ｐcv
＋ｆ・ｐcd のようなものである。

【０１１６】合成制御係数ｋは、係数発生器３によって
発生する。係数発生器３の例を図１５及び図１６に示
す。

【０１１７】係数発生器３の動作、撮影条件の組成につ
いては、本発明の第１の実施形態と全く同一であるので
省略する。

【０１１８】こうして合成された信号は、ノイズ除去後
の信号Ｓ２と、高周波成分をもつ原信号Ｓ１とを撮影状
況に応じて好適に混合しているため、図４Ｃに示すよう
にノイズ成分を低減し且つ高周波成分は保存されるの
で、ノイズの多い画像に対して好適にノイズ低減がはか
られる。

【０１１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単な回路の追加によって、小規模なハードウェアで画像
の撮影状況に好適なノイズ低減と高解像度との両立をは
かることができる。

【０１２０】また、撮影状況に応じたノイズ低減フィル
タの特性制御を行うことで、より好適な画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。

【図２】本発明の第３の実施形態を示す図である。

【図３】従来例を示す図である。

【図４Ａ】ノイズを含んだ画像信号の例を示す図であ
る。

【図４Ｂ】狭い参照画素範囲のメディアンフィルタで特
異点除去された画像信号の例を示す図である。

【図４Ｃ】本発明の各実施形態によりノイズ低減された
画像信号の例を示す図である。

【図４Ｄ】平均値フィルタで特異点除去された画像信号
の例を示す図である。

【図４Ｅ】広い参照画素範囲のメディアンフィルタで特
異点除去された画像信号の例を示す図である。

【図５】高域信号量による合成比制御の例を示す図であ
る。

【図６】特徴値による合成比制御の例を示す図である。

【図７】ＡＧＣ利得による合成比制御の例を示す図であ
る。

【図８】電子ズーム倍率による合成比制御の例を示す図
である。

【図９】ホワイトバランス利得による合成比制御の例を
示す図である。

【図１０】高域信号量による特性制御の例を示す図であ
る。

【図１１】特徴値による特性制御の例を示す図である。

【図１２】ＡＧＣ利得による特性制御の例を示す図であ
る。

【図１３】電子ズーム倍率による特性制御の例を示す図
である。

【図１４】ホワイトバランス利得による特性制御の例を
示す図である。

【図１５】第１の合成比制御係数発生部の概念図を示す
図である。

【図１６】第２の合成比制御係数発生部の概念図を示す
図である。

【図１７】第１の特性制御係数発生部の概念図を示す図
である。

【図１８】第２の特性制御係数発生部の概念図を示す図
である。

【図１９】本発明の第２の実施形態を示す図である。

【図２０】本発明の第４の実施形態を示す図である。

【図２１】カメラ全体の回路の例を示す図である。

【図２２】平均値フィルタとコアリングによる特異点抽
出回路の例を示す図である。

【図２３】コアリングの特性を示す図である。

【図２４】コアリング回路を用いた合成回路の例を示す
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号に対して周辺画素を含めた複数
の画素内の特異点を検出し、それを除去することでノイ
ズの低減を図るノイズ低減装置において、原画像信号Ｓ１が入力され、特異点の除去された参照画
像信号Ｓ２を出力する特異点除去手段と、前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２と合成比制
御信号ｋとに基づいて、前記原画像信号Ｓ１と参照画像
信号Ｓ２とを合成して出力する合成手段とを具備するこ
とを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項２】入力信号に対して周辺画素を含めた複数
の画素内の特異点を検出し、それを除去することでノイ
ズの低減を図るノイズ低減装置において、原画像信号Ｓ１とフィルタの特性を設定する特性制御信
号ｐが入力され、その設定された範囲、および特性に基
づいて特異点を除去して参照画像信号Ｓ２を出力する特
異点除去手段と、前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２と合成比制
御信号ｋとに基づいて、前記原画像信号Ｓ１と参照画像
信号Ｓ２とを合成して出力する合成手段とを具備するこ
とを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項３】前記合成手段は、前記合成比制御信号ｋ
に基づいて前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２
との合成信号Ｓ’をＳ１・ｋ＋Ｓ２・（１−ｋ）で表わ
される式から合成して出力することを特徴とする請求項
１又は２に記載のノイズ低減装置。
【請求項４】前記合成手段は、合成比制御信号ｋに基
づいて、前記原画像信号Ｓ１と前記参照画像信号Ｓ２と
の差分に対してｋの幅でコアリングを施した後、前記原
画像信号Ｓ１を加算することで合成信号Ｓ’を出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ低減装
置。
【請求項５】前記特異点除去手段はメディアンフィル
タ或いは平均値フィルタであることを特徴とする請求項
１又は２に記載のノイズ低減装置。
【請求項６】前記特異点除去手段は、特性制御信号ｐ
に基づいて、平均値フィルタで求められた参照画素の平
均値と前記原画像信号Ｓ１との差分に対してｐの幅でコ
アリングを施した後、前記原画像信号Ｓ１を加算するこ
とでノイズを低減することを特徴とする請求項１又は２
に記載のノイズ低減装置。
【請求項７】前記合成比制御信号ｋは、画像の高周波
成分を抽出する高周波検出手段によって得られた高周波
成分の信号レベルに応じて、高周波成分の信号レベルが
高いほど前記原画像信号Ｓ１の混合比を増すように制御
することを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ低
減装置。
【請求項８】前記合成比制御信号ｋは、画像の特徴を
抽出するテクスチャマッチング手段或いは周辺画素との
相関値演算によって得られた特徴値に応じて、画像が平
坦であることを示す特徴値が高いほど前記参照画像信号
Ｓ２の混合比を増すように制御することを特徴とする請
求項１又は２に記載のノイズ低減装置。
【請求項９】前記合成比制御信号ｋは、低照度下で撮
影するときにＣＣＤの出力を増幅するように動作する自
動利得制御（ＡＧＣ）回路に送られる利得制御信号に応
じて、利得が高いほど前記参照画像信号Ｓ２の混合比を
増すように制御することを特徴とする請求項１又は２に
記載のノイズ低減装置。
【請求項１０】前記合成比制御信号ｋは、電子ズーム
制御手段によって出力される倍率係数に応じて、倍率が
高いほど前記参照画像信号Ｓ２の混合比を増すように制
御することを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ
低減装置。
【請求項１１】前記合成比制御信号ｋは、画像信号の
各色毎に独立に制御可能であり、ホワイトバランス処理
で利得を高くする色には前記参照画像信号Ｓ２の混合比
を増すように、低くする色には前記原画像信号Ｓ１の混
合比を増すように制御することを特徴とする請求項１又
は２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１２】前記合成比制御信号ｋは、画像信号の
各色毎に独立に制御可能であり、広帯域の輝度信号とな
る画素には前記原画像信号Ｓ１の混合比を増すように、
狭帯域の色信号となる画素には前記参照画像信号Ｓ２の
混合比を増すように制御することを特徴とする請求項１
又は２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１３】前記特性制御信号ｐは、画像の高周波
成分を抽出する高周波検出手段によって得られた高周波
成分の信号レベルに応じて、高周波成分の信号レベルが
高いほど参照画素範囲を狭めるように制御することを特
徴とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１４】前記特性制御信号ｐは、画像の特徴を
抽出するテクスチャマッチング手段或いは周辺画素との
相関値演算などによって得られた特徴値に応じて、画像
が平坦であることを示す特徴値が高いほど参照画素範囲
を広げるように制御することを特徴とする請求項２に記
載のノイズ低減装置。
【請求項１５】前記特性制御信号ｐは、低照度下で撮
影する時にＣＣＤの出力を増幅するように動作する自動
利得制御（ＡＧＣ）回路に送られる利得制御信号に応じ
て、利得が高いほど参照画素範囲を広げるように制御す
ることを特徴とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１６】前記特性制御信号ｐは、電子ズーム制
御手段によって出力される倍率係数に応じて、倍率が高
いほど参照画素範囲を広げるように制御することを特徴
とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１７】前記特性制御信号ｐは、画像信号の各
色毎に独立に制御可能であり、ホワイトバランス処理で
利得を高くする色には参照画素範囲を広げるように、低
くする色には参照画素範囲を狭めるように制御すること
を特徴とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１８】前記特性制御信号ｐは、画像信号の各
色毎に独立に制御可能であり、広帯域の輝度信号となる
画素には参照画素範囲を狭めるように、狭帯域の色信号
となる画素には参照画素範囲を広げるように制御するこ
とを特徴とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
【請求項１９】前記特異点除去手段において、前記特
性制御信号ｐは、画像の高周波成分を抽出する高周波検
出手段によって得られた高周波成分の信号レベルに応じ
て、高周波成分の信号レベルが高いほどコアリング範囲
を狭めるように制御することを特徴とする請求項６に記
載のノイズ低減装置。
【請求項２０】前記特異点除去手段において、前記特
性制御信号ｐは、画像の特徴を抽出するテクスチャマッ
チング手段或いは周辺画素との相関値演算などによって
得られた特徴値に応じて、画像が平坦であることを示す
特徴値が高いほどコアリング範囲を広げるように制御す
ることを特徴とする請求項６に記載のノイズ低減装置。
【請求項２１】前記特異点除去手段において、前記特
性制御信号ｐは、低照度下で撮影する時にＣＣＤの出力
を増幅するように動作する自動利得制御（ＡＧＣ）回路
に送られる利得制御信号に応じて、利得が高いほどコア
リング範囲を広げるように制御することを特徴とする請
求項６に記載のノイズ低減装置。
【請求項２２】前記特異点除去手段において、前記特
性制御信号ｐは、電子ズーム制御手段によって出力され
る倍率係数に応じて、倍率が高いほどコアリング範囲を
広げるように制御することを特徴とする請求項６に記載
のノイズ低減装置。
【請求項２３】前記特異点除去手段において、前記特
性制御信号ｐは、画像信号の各色毎に独立に制御可能で
あり、ホワイトバランス処理で利得を高くする色にはコ
アリング範囲を広げるように、低くする色にはコアリン
グ範囲を狭めるように制御することを特徴とする請求項
６に記載のノイズ低減装置。
【請求項２４】前記特異点除去手段において、前記特
性制御信号ｐは、画像信号の各色毎に独立に制御可能で
あり、広帯域の輝度信号となる画素にはコアリング範囲
を狭めるように、狭帯域の輝度信号となる画素にはコア
リング範囲を広げるように制御することを特徴とする請
求項６に記載のノイズ低減装置。
【請求項２５】前記合成比制御信号ｋは、請求項７，
８，９，１０，１１，１２の条件を重み付けした上で決
定することを特徴とする請求項１または２に記載のノイ
ズ低減装置。
【請求項２６】前記特性制御信号ｐは、請求項１３，
１４，１５，１６，１７，１８の条件を重み付けした上
で決定することを特徴とする請求項２に記載のノイズ低
減装置。
【請求項２７】前記特性制御信号ｐは、請求項１９，
２０，２１，２２，２３，２４の条件を重み付けした上
で決定することを特徴とする請求項２に記載のノイズ低
減装置。