JP2003528547A - 元の画像ピクセルをn次元的にフィルタ処理するn次元フィルタ及び方法 - Google Patents
元の画像ピクセルをn次元的にフィルタ処理するn次元フィルタ及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、元の画像ピクセルに対してノイズ減少を適用する公知のN次元フィルタ(100)及びN次元的にフィルタ処理する方法に関わる。しかしながら、画像のピクセルに対してノイズ減少だけを実施することは、質のよいピクチャが要求されるとき十分でない。従って、追加的に鮮明度の向上(ピーキング)が実施される。しかしながら、ノイズ減少及びピーキングは、相反するスペクトル挙動を有し、ノイズ減少及びピーキングの両方の操作が直列に実行されるとき最適でない結果を生ずる。従来技術より、本発明は、元のピクセルに対するノイズ減少及び鮮明度向上をより簡単且つより安価な方法で提供することを目的とする。この目的は、本発明によって、上記N次元フィルタ(100)の入力信号に対してノイズ減少並びに鮮明度の向上を伝達関数が適用することができるよう上記伝達関数の係数α(p,n)又はβ(p,n)を定めることで達成される。
Description
【0001】
本発明は、受信した入力信号によってN次元フィルタに供給される元の画像ピ
クセルに対してノイズ減少を適用し、少なくとも一つのフィルタ係数を有する伝
達関数を有するN次元フィルタに関わる。
クセルに対してノイズ減少を適用し、少なくとも一つのフィルタ係数を有する伝
達関数を有するN次元フィルタに関わる。
【0002】
本発明は、画像ピクセルpに対してノイズ減少を適用するために伝達関数に従
ってこの元の画像ピクセルpをN次元的にフィルタ処理する方法に更に関わる。
ってこの元の画像ピクセルpをN次元的にフィルタ処理する方法に更に関わる。
【0003】
このようなN次元フィルタ又はフィルタ処理方法は、技術において、例えば、
EP0682841B1から公知である。上記欧州特許明細書では、伝達関数F f (p)は、
EP0682841B1から公知である。上記欧州特許明細書では、伝達関数F f (p)は、
【0004】
【数5】
として定義され、ことのき、
N1、N2:一つの元の画像ピクセルの一次、二次、又は、三次元の近傍を定め
るベルクルの組、 n:上記近傍N1、N2内の実際のピクセルの位置を識別し、 G(p):正規化係数、 α(p,n),β(p,n):上記N次元フィルタ、特に、上記伝送係数Ff(
p)のフィルタ係数、 γ、δ:所定の定数である。
るベルクルの組、 n:上記近傍N1、N2内の実際のピクセルの位置を識別し、 G(p):正規化係数、 α(p,n),β(p,n):上記N次元フィルタ、特に、上記伝送係数Ff(
p)のフィルタ係数、 γ、δ:所定の定数である。
【0005】
更に、上記欧州特許明細書では、フィルタ係数は、
【0006】
【数6】
と定義され、このとき、パラメータΔ及びΔfは、
【0007】
【数7】
として定義され、
Th1、Th2:所定の閾値、
w1、w2:正の整数値である。
【0008】
図4は、フィルタ係数α(p,n)又はβ(p,n)の大きさの典型的な分布
の例を示す。
の例を示す。
【0009】
EP0682841B1によると、フィルタ係数α及びβは、伝達関数が入力
信号に対して、即ち、特に、元の画像ピクセルに対してノイズ減少だけを行うよ
うに定められることに注意する。これは、式(1)による伝送係数の場合、フィ
ルタ係数α及びβを式(2)及び(3)におけるように常に正に定めることによ
って得られる。
信号に対して、即ち、特に、元の画像ピクセルに対してノイズ減少だけを行うよ
うに定められることに注意する。これは、式(1)による伝送係数の場合、フィ
ルタ係数α及びβを式(2)及び(3)におけるように常に正に定めることによ
って得られる。
【0010】
しかしながら、画像の質を改善するためにノイズ減少が十分でない場合がしば
しばある。通常、画像、特に、画像ピクセルの鮮明度を高めること(ピーキング
)も画像信号の受信器において追加的に要求される。従来では、これら2つの操
作が直列に実行されてきた。これらの場合、ノイズフィルタは例えば、伝達関数
(1)を有し、鮮明度向上関数は全く別の伝達関数を有する別の分離されたフィ
ルタによって実現される。
しばある。通常、画像、特に、画像ピクセルの鮮明度を高めること(ピーキング
)も画像信号の受信器において追加的に要求される。従来では、これら2つの操
作が直列に実行されてきた。これらの場合、ノイズフィルタは例えば、伝達関数
(1)を有し、鮮明度向上関数は全く別の伝達関数を有する別の分離されたフィ
ルタによって実現される。
【0011】
しかしながら、スペクトル的にはこの直列配置は最適な結果をもたらさない。
これは、ノイズ減少が一般的に低域通過フィルタ処理操作であり、ピーキングが
高域通過操作であるからである。従って、両方のフィルタに対して相反するスペ
クトル要求があり、一般的に一方を最適化することは他方を劣化させる。ノイズ
減少がピーキングの後に行われた場合、ノイズフィルタはピーキングフィルタに
よって作られた鮮明度向上を除去する。通常、より許容可能な挙動をもたらすた
めピーキングがノイズフィルタ処理の後に行われる。しかしながら、これは、ピ
ーキングが残留する画像のノイズを高めるため幾らかの折り合いをつけることが
必要となる。
これは、ノイズ減少が一般的に低域通過フィルタ処理操作であり、ピーキングが
高域通過操作であるからである。従って、両方のフィルタに対して相反するスペ
クトル要求があり、一般的に一方を最適化することは他方を劣化させる。ノイズ
減少がピーキングの後に行われた場合、ノイズフィルタはピーキングフィルタに
よって作られた鮮明度向上を除去する。通常、より許容可能な挙動をもたらすた
めピーキングがノイズフィルタ処理の後に行われる。しかしながら、これは、ピ
ーキングが残留する画像のノイズを高めるため幾らかの折り合いをつけることが
必要となる。
【0012】
この従来技術より、本発明は、より簡単且つより安価な方法で元のピクセルに
対してノイズ減少及び鮮明度向上を提供することを目的とする。
対してノイズ減少及び鮮明度向上を提供することを目的とする。
【0013】
上記目的は、N次元フィルタへの信号入力に対してノイズ減少並びに鮮明度向
上をN次元フィルタが適用でき得るよう伝達関数の少なくとも一つのフィルタ係
数が定められるようにして請求項1記載の公知のN次元フィルタに関して達成さ
れる。
上をN次元フィルタが適用でき得るよう伝達関数の少なくとも一つのフィルタ係
数が定められるようにして請求項1記載の公知のN次元フィルタに関して達成さ
れる。
【0014】
ノイズ減少及び鮮明度向上の両方の操作は、算術的に組み合わされ、上記一つ
のN次元フィルタの伝達関数内で実行され、結果として、信号に伝達関数を適用
すると両方の操作が信号に同時に適用される。
のN次元フィルタの伝達関数内で実行され、結果として、信号に伝達関数を適用
すると両方の操作が信号に同時に適用される。
【0015】
その結果、ノイズ減少フィルタと直列に別個の鮮明度向上フィルタを適用する
必要がない。従って、この解決策は容易に且つ安価に実行され得る。
必要がない。従って、この解決策は容易に且つ安価に実行され得る。
【0016】
有利には、元のピクセルに対して伝達関数を適用するとき、元のピクセルの近
傍の各ピクセルは、元のピクセルのノイズ減少又は鮮明度向上のいずれかに寄与
するが、両方には寄与しない。
傍の各ピクセルは、元のピクセルのノイズ減少又は鮮明度向上のいずれかに寄与
するが、両方には寄与しない。
【0017】
好ましい実施例によると、伝達関数は請求項3に記載する。伝達関数Ff(p
)は、その帰納的特性により非常に一般的であるといった利点を有する。これに
より、新しいピクセルに対する伝達関数Ff(p)を計算するのに既にフィルタ
処理されたピクセルを使用することを可能にする。
)は、その帰納的特性により非常に一般的であるといった利点を有する。これに
より、新しいピクセルに対する伝達関数Ff(p)を計算するのに既にフィルタ
処理されたピクセルを使用することを可能にする。
【0018】
ノイズ減少並びに鮮明度向上を行うために請求項2記載の伝達関数を使用可能
にすることに関して、上記伝達関数のフィルタ係数α(p,n)、β(p,n)
が請求項4記載の通りに設計されることが好ましい。ここでは、係数は、所定の
パラメータΔ又はΔfが所定の閾値Th3とTh4との間にあるか否かに依存し
て第1の又は第2の符号のいずれかを有するように定められる。パラメータΔ及
びΔfは、元のピクセルの所定のN次元の近傍における近傍のピクセルのグレー
値と元のピクセル自体のグレー値との間の差を表わすことが好ましい。フィルタ
係数の異なる符号は、ノイズ減少及び鮮明度向上の操作が同じ伝達関数によって
実現されるが、元のピクセルの異なる近傍のピクセルに夫々適用されることを有
利には確実にする。この相容れない方法では、両方の操作の相反するスペクトル
挙動は少なくとも部分的に克服される。
にすることに関して、上記伝達関数のフィルタ係数α(p,n)、β(p,n)
が請求項4記載の通りに設計されることが好ましい。ここでは、係数は、所定の
パラメータΔ又はΔfが所定の閾値Th3とTh4との間にあるか否かに依存し
て第1の又は第2の符号のいずれかを有するように定められる。パラメータΔ及
びΔfは、元のピクセルの所定のN次元の近傍における近傍のピクセルのグレー
値と元のピクセル自体のグレー値との間の差を表わすことが好ましい。フィルタ
係数の異なる符号は、ノイズ減少及び鮮明度向上の操作が同じ伝達関数によって
実現されるが、元のピクセルの異なる近傍のピクセルに夫々適用されることを有
利には確実にする。この相容れない方法では、両方の操作の相反するスペクトル
挙動は少なくとも部分的に克服される。
【0019】
N次元フィルタによって入力信号の選択されたスペクトル成分だけをフィルタ
処理することが有利である。この場合、通常ビデオ信号である上記入力信号の残
りは、フィルタ処理されること無くN次元フィルタを通される。
処理することが有利である。この場合、通常ビデオ信号である上記入力信号の残
りは、フィルタ処理されること無くN次元フィルタを通される。
【0020】
本発明の更に有利な実施例は、残りの従属項の技術的内容である。
【0021】
本発明の上記確認された目的は、請求項11記載の方法によって更に達成され
る。上記方法の利点は、N次元フィルタの上記利点に対応する。
る。上記方法の利点は、N次元フィルタの上記利点に対応する。
【0022】
最後に、上記目的は、請求項12記載の表示装置によって達成される。
【0023】
添付図面は、4つある。
【0024】
以下では、本発明の好ましい実施例を図1及び図2を参照して説明する。
【0025】
本発明は、非線形空間、帰納的空間、又は、空間−時間フィルタに好ましくは
関わるが、これらに制限されない。結果として、本発明は、例えば、式(1)で
定義されたような伝達関数Ff(p)を有する非線形の帰納的空間時間フィルタ
に基づいてもよい。上記伝達関数は、上記フィルタへの元の画像ピクセル入力に
対するフィルタ出力を定義する。定数γ又はδの一方がゼロか否かに依存して、
伝達関数は、フィルタ係数の異なる数の群α、βを含む。一般的に、上記フィル
タ出力を定めるためには、上記伝達関数はフィルタ係数の群α及びβに夫々属し
、本発明によると、
関わるが、これらに制限されない。結果として、本発明は、例えば、式(1)で
定義されたような伝達関数Ff(p)を有する非線形の帰納的空間時間フィルタ
に基づいてもよい。上記伝達関数は、上記フィルタへの元の画像ピクセル入力に
対するフィルタ出力を定義する。定数γ又はδの一方がゼロか否かに依存して、
伝達関数は、フィルタ係数の異なる数の群α、βを含む。一般的に、上記フィル
タ出力を定めるためには、上記伝達関数はフィルタ係数の群α及びβに夫々属し
、本発明によると、
【0026】
【数8】
と定義されるフィルタ係数α(p,n)、β(p,n)の算術的組合せを行い、
このとき変数及びパラメータp、n、Δf、Th1乃至Th4、w1、及び、w
2は、上記の通りである。閾値Th1乃至Th4は、自由に選択可能である。
このとき変数及びパラメータp、n、Δf、Th1乃至Th4、w1、及び、w
2は、上記の通りである。閾値Th1乃至Th4は、自由に選択可能である。
【0027】
しかしながら、係数α(p,n)及びβ(p,n)の定義は、パラメータΔ又
はΔfが夫々Th3とTh4との間にある場合、即ち、近傍のピクセルのグレー
値と元のピクセルのグレー値との間の差が閾値Th3とTh4との間にある場合
に対して従来技術における定義と異なる。
はΔfが夫々Th3とTh4との間にある場合、即ち、近傍のピクセルのグレー
値と元のピクセルのグレー値との間の差が閾値Th3とTh4との間にある場合
に対して従来技術における定義と異なる。
【0028】
図1は、画像の元の、即ち、実際にみなされるピクセルを囲う近傍ピクセルの
典型的な二次元配置を示す。
典型的な二次元配置を示す。
【0029】
パラメータΔ又はΔfがTh3とTh4との間にある場合、係数α(p,n)
及びβ(p,n)は、負の符号及び所定の値に自由にプログラム可能なP≠0の
大きさを有する。この場合、ピーキングは重み付け平均に関して役目を担わない
、即ち、ノイズ減少の対象でない近傍のピクセル全てに対して適用されることが
可能となる。ノイズ減少は、係数が正の近傍のピクセルに適用される。このよう
にしてフィルタ処理及びピーキングは元のピクセルに対してフィルタ出力Ff(
p)を決定するとき相容れない方法で同じフィルタ内で実現される。
及びβ(p,n)は、負の符号及び所定の値に自由にプログラム可能なP≠0の
大きさを有する。この場合、ピーキングは重み付け平均に関して役目を担わない
、即ち、ノイズ減少の対象でない近傍のピクセル全てに対して適用されることが
可能となる。ノイズ減少は、係数が正の近傍のピクセルに適用される。このよう
にしてフィルタ処理及びピーキングは元のピクセルに対してフィルタ出力Ff(
p)を決定するとき相容れない方法で同じフィルタ内で実現される。
【0030】
図2は、本発明によるフィルタ係数の典型的な分布に対する例を示す。本発明
によると、これらフィルタ係数がw1及びw2によって示されるように正だけで
なく、Pによって示されるように負でもよいことに注意することが重要である。
このようにして、式(1)による、本発明による伝達関数は、元の画像ピクセル
に対してノイズ減少だけでなく鮮明度向上も適用することを可能にする。
によると、これらフィルタ係数がw1及びw2によって示されるように正だけで
なく、Pによって示されるように負でもよいことに注意することが重要である。
このようにして、式(1)による、本発明による伝達関数は、元の画像ピクセル
に対してノイズ減少だけでなく鮮明度向上も適用することを可能にする。
【0031】
横空間フィルタの実験的に確認された実施例では、よい結果が以下の近傍N1
:
【0032】
【数9】
を用いて実現される一方で、w1=1、w2=1/4、Th2=4・Th1、T
h3=5・Th1、Th4=8・Th1、γ=1、及び、β=0と選択される。
Th1は、ノイズレベルに適合される。Pは、プログラム可能であり、−1/1
6と0との間の値を有する。
h3=5・Th1、Th4=8・Th1、γ=1、及び、β=0と選択される。
Th1は、ノイズレベルに適合される。Pは、プログラム可能であり、−1/1
6と0との間の値を有する。
【0033】
例えば、ブロック、フィールド、又は、フレームベースの幾つかの他の構成も
可能であることに注意すべきである。
可能であることに注意すべきである。
【0034】
図3は、画像を表示する表示装置200、例えば、テレビジョンセット又はコ
ンピュータモニタを示す。上記表示装置は、表示する前に入力画像を処理する請
求項1記載のN次元フィルタ100を有する。
ンピュータモニタを示す。上記表示装置は、表示する前に入力画像を処理する請
求項1記載のN次元フィルタ100を有する。
【図1】
本発明による空間ノイズフィルタ処理のための二次元窓を示す図である。
【図2】
本発明によるフィルタ係数α(p,n)、β(p,n)の大きさに対する例を
示す図である。
示す図である。
【図3】
本発明による表示装置を示す図である。
【図4】
従来技術によるフィルタ係数α(p,n)、β(p,n)の大きさに対する例
を示す図である。
を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 01200504.7
(32)優先日 平成13年2月13日(2001.2.13)
(33)優先権主張国 欧州特許庁(EP)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),CN,J
P,KR,US
(72)発明者 クワーイタール−スパソファ,タティアナ
ヘー
オランダ国,5656 アーアー アインドー
フェン,プロフ・ホルストラーン 6
Fターム(参考) 5B057 AA20 CA01 CA08 CA12 CA16
CB01 CB08 CB12 CB16 CE02
CE06 CH09
5C021 RB08 XB16 YA01
Claims (12)
- 【請求項1】 受信した入力信号によって供給される元の画像ピクセルpに
対してノイズ減少を適用する伝達関数を有するN次元フィルタであって、 上記伝達関数の少なくとも一つのフィルタ係数は、上記N次元フィルタへの上
記信号入力に対してノイズ減少並びに鮮明度の向上を上記伝達関数が適用するこ
とができるように定められることを特徴とするN次元フィルタ。 - 【請求項2】 上記伝達関数の各フィルタ係数は、上記元のピクセルのN次
元の近傍に含まれる近傍のピクセル夫々に割り当てられ、上記元のピクセルに対
するノイズ減少又は鮮明度の向上に上記割り当てられた近傍のピクセルが寄与す
るか否かを定めることを特徴とする請求項1記載のN次元フィルタ。 - 【請求項3】 上記伝達関数は、 【数1】 として定義され、このとき、 p(x,y,t):元の又は近傍のピクセルの空間的及び時間的位置を表わし
、 N1、N2:上記元の画像ピクセルの一次、二次、又は、三次元の近傍を定める
ベクトルの組であり、 n:上記近傍N1、N2内の現在の近くのピクセルの位置を表わし、 G(p):正規化係数であり、 α,β:上記伝達関数のフィルタ係数α(p,n)及びβ(p,n)の群であり
、 γ、δ:定数であり、 F(p):上記N次元フィルタへの入力輝度信号の入力であることを特徴とする
請求項1記載のN次元フィルタ。 - 【請求項4】 上記α(p,n)は、フィルタ係数の第1の群αのフィルタ
係数を表わし、 【数2】 として定義され、上記β(p,n)はフィルタ係数の第2の群βのフィルタ係数
を表わし、 【数3】 として定義され、 このとき、 Th1乃至Th4:閾値、 P:負のプログラム可能なパラメータ、 w1、w2:正のプログラム可能なパラメータであり、 パラメータΔ及びΔfは、 【数4】 として定義されることを特徴とする請求項3記載のN次元フィルタ。 - 【請求項5】 上記元のピクセル並びに時間成分tを有する上記近傍のピク
セルp(x,y,t)Tは、ノイズ減少又は動きのぶれを除去するためのいずれ
か一方のために使用されることを特徴とする請求項1記載のN次元フィルタ。 - 【請求項6】 上記ピクセルp(x,y,t)Tは、動き補償されているか
、されていないかのいずれかであることを特徴とする請求項5記載のN次元フィ
ルタ。 - 【請求項7】 上記入力信号は、ビデオ信号の選択されたスペクトル成分で
あることを特徴とする請求項1記載のN次元フィルタ。 - 【請求項8】 上記フィルタ係数α(p,n)又はβ(p,n)は、実時間
で調節されることを特徴とする請求項2記載のN次元フィルタ。 - 【請求項9】 上記第1の符号は+符号であり、第2の符号は−符号である
ことを特徴とする請求項1記載のN次元フィルタ。 - 【請求項10】 特定用途向け集積回路ASIC中に含まれることを特徴と
する請求項1記載のN次元フィルタ。 - 【請求項11】 伝達関数に従ってノイズ減少に関して元の画像ピクセルを
N次元的にフィルタ処理する方法であって、 N次元フィルタへの上記元の画像ピクセルの入力に対してノイズ減少並びに鮮
明度の向上を上記伝達関数が適用することができるよう、上記伝達関数の少なく
とも一つのフィルタ係数を定める段階によって特徴付けられる方法。 - 【請求項12】 請求項1記載のN次元フィルタを有する、画像を表示する
表示装置。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP00201079 | 2000-03-24 | ||
EP00201079.1 | 2000-03-24 | ||
EP00202058 | 2000-06-13 | ||
EP00202058.4 | 2000-06-13 | ||
EP01200504.7 | 2001-02-13 | ||
EP01200504 | 2001-02-13 | ||
PCT/EP2001/003134 WO2001072032A1 (en) | 2000-03-24 | 2001-03-20 | N-dimensional filter and method for n-dimensionally filtering an original image pixel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003528547A true JP2003528547A (ja) | 2003-09-24 |
Family
ID=27223269
Family Applications (1)
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