JP2003348383A - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

画像処理方法および画像処理装置

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JP2003348383A
JP2003348383A JP2002150327A JP2002150327A JP2003348383A JP 2003348383 A JP2003348383 A JP 2003348383A JP 2002150327 A JP2002150327 A JP 2002150327A JP 2002150327 A JP2002150327 A JP 2002150327A JP 2003348383 A JP2003348383 A JP 2003348383A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の動きがある場合でも、画質を維持また
は改善しながらノイズ低減を行うことができる画像処理
方法を実現することを目的とする。 【解決手段】 入力画像信号に対するノイズ低減ステッ
プを2種類以上有し、入力画像信号から、画像の動き量
と、所定の特徴量に対する複数のフレーム間での相関量
とを検出し、その検出結果に従って、前記2種類以上の
ノイズ低減ステップを制御してノイズの低減を行う画像
処理方法である。このことにより、画像の動きがある場
合でも画質を維持または改善しながらノイズ低減を行う
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号処理装置
において、画像信号のノイズを低減する画像処理方法お
よび画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、画像信号におけるノイズを低減
する画像処理装置としては、静止画が主体の部分ではフ
レーム間の自己相関性が強く、一方、ランダムノイズは
自己相関性が低いという性質を利用し、例えば、画像信
号をフレーム遅延させた信号を順次、加算して巡回させ
ることによりノイズを低減するという、巡回型のノイズ
低減装置や、フレーム間の動きや画像信号レベルによっ
て、フレーム巡回型のノイズ低減を主とした処理と、非
巡回型のフィルタによるノイズ低減を主とした処理とを
切り換えることにより、画像の動きがある場合にはフレ
ーム内のフィルタ処理によって残像のないノイズ低減を
行い、ノイズ低減効果を高めようとするもの等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ノイズ低減装置では、フレーム間の動きがあると、残像
の発生を低減するために、巡回させる量を小さくする必
要があるので、ノイズ低減が十分でないという問題があ
った。また、後者のノイズ低減装置は、上記の問題を緩
和するためのものであるが、動画部分ではフレーム内の
フィルタ処理によりノイズ低減を行うものの、このとき
同一フレーム内の異なる画素位置の信号の相関を用いた
フィルタ処理、例えば着目画素と近い信号レベルをもつ
周辺画素の値を平均して着目画素の値と入れ換えるなど
の信号処理を行うので、動画部分でのノイズ低減効果を
高めようとすると、画像の微妙な特徴部分が平坦な画像
に置き換えられてしまうという課題があった。
【0004】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、画像に動きがある場合でも、画質
を維持または改善しながらノイズ低減を行うことができ
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力画像信号に対するノイズ低減ステップ
を2種類以上有し、入力画像信号から、画像の動き量
と、所定の特徴量に対する複数のフレーム間での相関量
とを検出し、その検出結果に従って、前記2種類以上の
ノイズ低減ステップを制御してノイズの低減を行う画像
処理方法である。
【0006】以上により、画像に動きがある場合でも、
画質を維持または改善しながらノイズ低減を行うことが
できる。
【0007】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明の、請求項1に
記載の発明は、入力画像信号に対するノイズ低減ステッ
プを2種類以上有し、入力画像信号から、画像の動き量
と、所定の特徴量に対する複数のフレーム間での相関量
とを検出し、その検出結果に従って、前記2種類以上の
ノイズ低減ステップを制御してノイズの低減を行うもの
である。
【0008】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
において、2種類以上のノイズ低減ステップは、入力画
像信号に対して時間軸に演算を行うフレーム巡回型ノイ
ズ低減ステップと、入力画像信号の複数のフレーム間で
の所定の特徴量に対する相関に応じて演算を行う画像フ
レーム内演算ステップとを有するものである。
【0009】また、請求項3に記載の発明は、請求項2
において、画像フレーム内演算ステップにおける演算
は、入力画像信号の複数のフレーム間で相関の高い特徴
量に対しては保存または強調し、相関の低い特徴量に対
しては抑制するものである。
【0010】また、請求項4に記載の発明は、請求項2
または3において、画像の動き量と、複数のフレーム間
での所定の特徴量に対する相関量とが、それぞれ所定の
しきい値より大である場合、画像フレーム内演算ステッ
プによりノイズの低減を行うものである。
【0011】また、請求項5に記載の発明は、請求項2
または3において、画像の動き量が所定のしきい値より
小であり、複数のフレーム間での所定の特徴量に対する
相関量が所定のしきい値より大である場合、フレーム巡
回型ノイズ低減ステップによりノイズの低減を行うもの
である。
【0012】また、請求項6に記載の発明は、請求項2
または3において、複数のフレーム間での所定の特徴量
に対する相関量が所定のしきい値より小である場合、入
力画像信号をそのまま出力画像信号として出力するもの
である。
【0013】また、請求項7に記載の発明は、入力画像
信号に対する2種類以上のノイズ低減手段と、入力画像
信号から画像の動き量を検出する動き検出手段と、入力
画像信号の複数のフレームに対して、それぞれのフレー
ム内での特徴量を検出する複数のフレーム内特徴検出手
段と、その検出された各フレーム内での特徴量からフレ
ーム間の相関量を検出する特徴量フレーム間相関検出手
段とを備え、動き検出手段と特徴量フレーム間相関検出
手段との検出結果に従って、前記2種類以上のノイズ低
減手段の動作を制御してノイズの低減を行うように構成
したものである。
【0014】また、請求項8に記載の発明は、請求項7
において、2種類以上のノイズ低減手段は、入力画像信
号に対して時間軸に演算を行うフレーム巡回型ノイズ低
減手段と、入力画像信号の複数のフレーム間での所定の
特徴量に対する相関に応じて演算を行う画像フレーム内
演算手段とを有するものである。
【0015】また、請求項9に記載の発明は、請求項8
において、画像フレーム内演算手段における演算は、入
力画像信号の複数のフレーム間で相関の高い特徴量に対
しては保存または強調し、相関の低い特徴量に対しては
抑制するものである。
【0016】また、請求項10に記載の発明は、請求項
8または9において、フレーム巡回型ノイズ低減手段と
画像フレーム内演算手段とは、従属に組み合わされてい
るものである。
【0017】また、請求項11に記載の発明は、請求項
8または9において、画像の動き量と、複数のフレーム
間での所定の特徴量に対する相関量とが、それぞれ所定
のしきい値より大である場合、画像フレーム内演算手段
によりノイズの低減を行うものである。
【0018】また、請求項12に記載の発明は、請求項
8または9において、画像の動き量が所定のしきい値よ
り小であり、複数のフレーム間での所定の特徴量に対す
る相関量が所定のしきい値より大である場合、フレーム
巡回型ノイズ低減手段によりノイズの低減を行うもので
ある。
【0019】また、請求項13に記載の発明は、請求項
8または9において、複数のフレーム間での所定の特徴
量に対する相関量が所定のしきい値より小である場合、
入力画像信号をそのまま出力画像信号として出力するも
のである。
【0020】以下、本発明の一実施の形態について、図
面を参照しつつ説明するが、本発明の実施の形態はこれ
に制限されるものではない。
【0021】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態による画像処理方法を用いてノイズ低減
処理を行うプラズマディスプレイ装置を示すブロック図
である。入力画像信号1は、フレームメモリ2、動き検
出手段3、フレーム巡回型ノイズ低減手段4、フレーム
内特徴検出手段5および6、特徴量フレーム間相関検出
手段7、フレーム内演算手段8、判定手段9、および混
合/選択手段10を備える画像処理装置11によりノイ
ズ低減が行われ、その後、出力画像信号12としてプラ
ズマディスプレイパネル13に出力される。
【0022】動き検出手段3は、入力画像信号1と、入
力画像信号1を遅延させたフレームメモリ2からの画像
信号出力の差分等により画像の動き量Kを算出するもの
である。
【0023】フレーム巡回型ノイズ低減手段4は、この
Kの値に基づいて、フレーム巡回量すなわちノイズ低減
量をコントロールするためのものである。
【0024】フレーム内特徴検出手段5および6はそれ
ぞれ、入力画像信号1のフレームと、この入力画像信号
1を遅延したフレームメモリ2からの出力画像信号のフ
レームとのそれぞれに対して、フレーム内の特徴量を検
出するためのものである。ここで、画像の特徴量として
は、表1に示すような、線分の有無・長さ・方向・太さ
というような線分の特徴量や、縞模様の有無・縞模様の
方向・縞模様の周期などというような周期性パターンの
特徴量、および、周波数成分の分布や平均階調レベル、
階調ヒストグラムといった特徴量が挙げられる。
【0025】
【表1】
【0026】ここで、これらの特徴量は、二次元フィル
タ前処理または後処理を施すこと(図示せず)により、
画素位置に対する依存性を抑制したものとすることがで
きる。例えば、「線分の方向」といった特徴量は、線分
が所定の長さの直線部分を有しておれば、その近傍の領
域では「線分の方向」という特徴量は、画素位置に依存
しなくなる。
【0027】特徴量フレーム間相関検出手段7は、フレ
ーム内特徴検出手段5および6により検出した両者の画
像のフレーム内の特徴量が、所定の範囲の領域内で一致
しているかどうかを検出し、その相関量Pを算出するも
のである。所定の範囲の領域とは、例えば、着目する画
素を中心とする水平3画素×垂直3画素、水平5画素×
垂直5画素、水平5画素×垂直3画素などからなる領域
と設定すれば良く、それは、対象とする画像がもつ解像
度や画面を構成する総画素数などに基づいて決定すれば
良い。
【0028】フレーム内演算手段8は、フレーム内特徴
検出手段5および6で共通して検出した、つまり相関量
Pの高い特徴量を保存または強調しつつ、相関の低いも
しくは無い成分をノイズ成分として抑制する演算を行う
もので、その演算量は、特徴量フレーム間相関検出手段
7が出力する相関量Pの値に基づいてコントロールされ
る。
【0029】判定手段9は、動き検出手段3が出力する
画像の動き量Kと、特徴量フレーム間相関検出手段7が
出力する相関量Pのそれぞれの値の組合せを判定し、そ
の判定結果に基づいた制御信号Qにより、混合/選択手
段10を制御するものである。
【0030】表2は、動き検出手段3からの出力Kと、
特徴量フレーム間相関検出手段7からの出力Pとの組み
合わせによって判定手段9で判定される結果に従い、混
合/選択手段10から出力される出力画像信号を示した
ものである。
【0031】
【表2】
【0032】特徴量フレーム間相関検出手段7からの出
力Pが所定のしきい値(TH1とする)より大であり、
動き検出手段3からの出力Kが所定のしきい値(TH2
とする)より大である場合は、動画部分ではあるがフレ
ーム内での相関があると判定できるので、入力画像信号
1に対しては、残像の発生する懸念のあるフレーム巡回
型ノイズ低減手段4での処理を行わずにフレーム内演算
手段8での処理のみを行ない、その後に、出力画像信号
12として出力する。
【0033】また、特徴量フレーム間相関検出手段7か
らの出力Pがしきい値「TH1」より大であり、動き検
出手段3からの出力Kが所定のしきい値「TH2」より
小である部分は、静止画部分であると判定できるので、
入力画像信号1に対してフレーム巡回型ノイズ低減手段
4での処理による十分なノイズ低減を行なった後に、出
力画像信号12として出力する。
【0034】なお、特徴量フレーム間相関検出手段7か
らの出力Pがしきい値「TH1」より小さく、フレーム
間での特徴量に相関がないと判定できる場合には、相関
のない画像同士で演算すると残像が発生したり画像がぼ
けたりするので、このような場合には、入力画像信号1
に対して何の処理も行わずそのまま通過させて出力画像
信号12として出力する。
【0035】以上のように、本実施の形態によれば、ノ
イズ低減ステップを実行するノイズ低減手段を制御する
際に、入力画像信号の複数のフレーム間での所定の特徴
量に対する相関量を考慮しているので、画像の動きがあ
る場合でも、画質を維持または改善しながらノイズ低減
を行うことが可能となる。
【0036】(第2の実施の形態)図2は、本発明の第
2の実施の形態による画像処理方法を用いてノイズ低減
処理を行うプラズマディスプレイ装置を示すブロック図
である。
【0037】本実施の形態が、図1で示した実施の形態
と比べて特徴的な点は、フレーム巡回型ノイズ低減手段
4と、フレーム内演算手段81とを従属して配置し、混
合/選択手段10を削除した点である。
【0038】例えば、画像の動きが無く(K≦TH
2)、かつフレーム内特徴量がフレーム間で相関がある
(P>TH1)ような場合、図1に示す第1の実施の形
態では、表2に示すように、フレーム巡回型ノイズ低減
手段4によるノイズ低減処理のみが行われるが、本実施
の形態によれば、フレーム巡回型ノイズ低減手段4によ
るノイズ低減処理に加え、フレーム内演算手段81によ
るノイズ低減処理も行われるため、ノイズ低減の効果を
高めることが可能になる。
【0039】この際、フレーム内演算手段81によるノ
イズ低減処理は、フレーム間で相関をもつ特徴量を保存
または強調しつつ、フレーム間で相関のない特徴量は抑
制するというものである。
【0040】以上のように、本実施の形態によれば、フ
レーム巡回型ノイズ低減手段4での処理と、フレーム内
演算手段81での処理とが、両方行われるので、静止画
部分でのノイズ低減効果をさらに高めることが可能にな
る。
【0041】(第3の実施の形態)図3は、本発明の第
3の実施の形態による画像処理方法を用いてノイズ低減
処理を行うプラズマディスプレイ装置を示すブロック図
である。
【0042】本実施の形態が、図1に示した第1の実施
の形態に対して特徴的な点は、動き検出手段3とフレー
ム内特徴検出手段5に対して出力する遅延した画像信号
として、フレーム巡回型ノイズ低減手段4からの出力で
代用した点である。
【0043】このような構成により、フレーム巡回型ノ
イズ低減手段4での処理を行うためのフレームメモリ
と、動き検出手段3での処理を行うためのメモリとを共
用することができ、装置コストを低く抑えることが可能
になる。なお、特徴量に対するしきい値TH11や、動
き量に対するしきい値TH21については、図1に示し
た第1の実施の形態の場合と同様の値とすればよい。
【0044】(第4の実施の形態)図4は、本発明の第
4の実施の形態による画像処理方法を用いてノイズ低減
処理を行うプラズマディスプレイ装置を示すブロック図
である。
【0045】本実施の形態が、図2に示した第2の実施
の形態に対して特徴的な点は、フレーム内特徴検出手段
5および6の代わりに線分検出手段51および61と
し、特徴量フレーム間相関検出手段7の代わりに、線分
フレーム間相関検出手段71とし、さらにフレーム内演
算手段81の代わりに方向性フィルタ82とした点であ
る。
【0046】線分検出手段51および61は、2次元フ
ィルタで実現でき、例えば、横線の検出は、図5のよう
な係数をもつ3画素×3画素のフィルタで実現できる。
フレーム間でともに横線の存在する領域を線分フレーム
間相関検出手段71で検出し、横線が存在する領域で
は、図6(a)のような水平方向の平滑特性をもったフ
ィルタを施すことにより、横線パターンを維持しなが
ら、重畳されているノイズを低減することができる。な
お、図6(a)および(b)はともに方向性フィルタの
一例である。なお、図6(a)の水平方向の平滑フィル
タの代わりに、図6(b)に示すような係数を設定する
と水平方向には平滑処理を行いながら、同時に垂直方向
の高域成分強調を行うことができる。これにより、平滑
処理によるノイズ低減効果をもたらしながら、かつ着目
している領域の本来の特徴量である横線成分を強調する
ことができ、ノイズ低減に加えて画質改善の処理を両立
させることができる。なお、特徴量に対するしきい値T
H12や、動き量に対するしきい値TH22について
は、特徴量が線分であることに対応した値とすることが
必要となる。
【0047】(第5の実施の形態)図7は、本発明の第
5の実施の形態による画像処理方法を用いてノイズ低減
処理を行うプラズマディスプレイ装置を示すブロック図
である。
【0048】本実施の形態が、図3に示す第3の実施の
形態に対して特徴的な点は、フレーム内特徴検出手段5
および6の代わりに勾配検出手段52および62とし、
フレーム内演算手段81の代わりに可変方向性フィルタ
83とした点である。
【0049】勾配検出手段52および62は、2次元フ
ィルタで実現でき、例えば水平方向の勾配検出は図8の
ような係数をもつ3画素×3画素のフィルタで実現でき
る。また垂直方向の勾配検出は図9のような係数のフィ
ルタで実現できる。画像のある画素に着目すると、その
画素と周囲の画素の値により、「画素の勾配」を定義す
ることができ、例えば図8と図9の2つのフィルタを用
いて「画素の勾配」を検出することができる。このよう
にして検出した「画素の勾配」に基づいて、画像に方向
性が可変であるフィルタ処理を可変方向性フィルタ83
で施すことにより、着目画素周辺での画像に応じたフィ
ルタ処理が行われる。可変方向性フィルタ83の例とし
て、図10(a)〜(d)に示す係数をもつフィルタを
用いることができる。この場合、図示した各方向にのみ
画像を平滑する処理が行われる。ただし、市松パターン
のような、非常に細かな規則的パターン等、平滑化が適
当でない場合には、図10(e)のように、全域通過
(フィルタとしては無処理)とする。このように、フレ
ーム間で相関のある画像の特徴量を検出し、その特徴量
に応じて可変方向性のフィルタ処理を施すことにより、
画像に応じた平滑化処理を適応的に行ってノイズ低減を
効果的に実現することができる。なお、特徴量に対する
しきい値TH13や、動き量に対するしきい値TH23
については、特徴量が勾配成分であることに対応した値
とするのは当然である。
【0050】なお、以上の各実施の形態で示した係数な
どは一例であり、フィルタのサイズや係数の値等、種々
の変形が可能なことはもちろんである。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノイズ低減ステップを実行するノイズ低減手段を制御す
る際、入力画像信号の複数のフレーム間での所定の特徴
量に対する相関量を考慮しているので、画像の動きがあ
る場合でも、画質を維持または改善しながらノイズ低減
を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による画像処理装置
の構成を表すブロック図
【図2】本発明の第2の実施の形態による画像処理装置
の構成を表すブロック図
【図3】本発明の第3の実施の形態による画像処理装置
の構成を表すブロック図
【図4】本発明の第4の実施の形態による画像処理装置
の構成を表すブロック図
【図5】本発明の第4の実施の形態における線分検出フ
ィルタの例を示した図
【図6】本発明の第4の実施の形態における方向性フィ
ルタの例を示した図
【図7】本発明の第5の実施の形態5による画像処理装
置の構成を表すブロック図
【図8】本発明の第5の実施の形態における水平勾配検
出を行うフィルタ係数の例を示す図
【図9】本発明の第5の実施の形態における垂直勾配検
出を行うフィルタ係数の例を示す図
【図10】本発明の第5の実施の形態における可変方向
性フィルタ係数の例を示す図
【符号の説明】
1 入力画像信号 2 フレームメモリ 3 動き検出手段 4 フレーム巡回型ノイズ低減手段 5、6 フレーム内特徴検出手段 7 特徴量フレーム間相関検出手段 8 フレーム内演算手段 9 判定手段 10 混合/選択手段 11 画像処理装置 12 出力画像信号 13 プラズマディスプレイパネル

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像信号に対するノイズ低減ステッ
    プを2種類以上有し、入力画像信号から、画像の動き量
    と、所定の特徴量に対する複数のフレーム間での相関量
    とを検出し、その検出結果に従って、前記2種類以上の
    ノイズ低減ステップを制御してノイズの低減を行う画像
    処理方法。
  2. 【請求項2】 2種類以上のノイズ低減ステップは、入
    力画像信号に対して時間軸に演算を行うフレーム巡回型
    ノイズ低減ステップと、入力画像信号の複数のフレーム
    間での所定の特徴量に対する相関に応じて演算を行う画
    像フレーム内演算ステップとを有する請求項1に記載の
    画像処理方法。
  3. 【請求項3】 画像フレーム内演算ステップにおける演
    算は、入力画像信号の複数のフレーム間で相関の高い特
    徴量に対しては保存または強調し、相関の低い特徴量に
    対しては抑制するものである請求項2に記載の画像処理
    方法。
  4. 【請求項4】 画像の動き量と、複数のフレーム間での
    所定の特徴量に対する相関量とが、それぞれ所定のしき
    い値より大である場合、画像フレーム内演算ステップに
    よりノイズの低減を行う請求項2または3に記載の画像
    処理方法。
  5. 【請求項5】 画像の動き量が所定のしきい値より小で
    あり、複数のフレーム間での所定の特徴量に対する相関
    量が所定のしきい値より大である場合、フレーム巡回型
    ノイズ低減ステップによりノイズの低減を行う請求項2
    または3に記載の画像処理方法。
  6. 【請求項6】 複数のフレーム間での所定の特徴量に対
    する相関量が所定のしきい値より小である場合、入力画
    像信号をそのまま出力画像信号として出力する請求項2
    または3に記載の画像処理方法。
  7. 【請求項7】 入力画像信号に対する2種類以上のノイ
    ズ低減手段と、入力画像信号から画像の動き量を検出す
    る動き検出手段と、入力画像信号の複数のフレームに対
    して、それぞれのフレーム内での特徴量を検出する複数
    のフレーム内特徴検出手段と、その検出された各フレー
    ム内での特徴量からフレーム間の相関量を検出する特徴
    量フレーム間相関検出手段とを備え、動き検出手段と特
    徴量フレーム間相関検出手段との検出結果に従って、前
    記2種類以上のノイズ低減手段の動作を制御してノイズ
    の低減を行うように構成した画像処理装置。
  8. 【請求項8】 2種類以上のノイズ低減手段は、入力画
    像信号に対して時間軸に演算を行うフレーム巡回型ノイ
    ズ低減手段と、入力画像信号の複数のフレーム間での所
    定の特徴量に対する相関に応じて演算を行う画像フレー
    ム内演算手段とを有する請求項7に記載の画像処理装
    置。
  9. 【請求項9】 画像フレーム内演算手段における演算
    は、入力画像信号の複数のフレーム間で相関の高い特徴
    量に対しては保存または強調し、相関の低い特徴量に対
    しては抑制するものである請求項8に記載の画像処理装
    置。
  10. 【請求項10】 フレーム巡回型ノイズ低減手段と画像
    フレーム内演算手段とは、従属に組み合わされている請
    求項8または9に記載の画像処理装置。
  11. 【請求項11】 画像の動き量と、複数のフレーム間で
    の所定の特徴量に対する相関量とが、それぞれ所定のし
    きい値より大である場合、画像フレーム内演算手段によ
    りノイズの低減を行う請求項8または9に記載の画像処
    理装置。
  12. 【請求項12】 画像の動き量が所定のしきい値より小
    であり、複数のフレーム間での所定の特徴量に対する相
    関量が所定のしきい値より大である場合、フレーム巡回
    型ノイズ低減手段によりノイズの低減を行う請求項8ま
    たは9に記載の画像処理装置。
  13. 【請求項13】 複数のフレーム間での所定の特徴量に
    対する相関量が所定のしきい値より小である場合、入力
    画像信号をそのまま出力画像信号として出力する請求項
    8または9に記載の画像処理装置。
JP2002150327A 2002-05-24 2002-05-24 画像処理方法および画像処理装置 Expired - Fee Related JP4069679B2 (ja)

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