JP2007310570A

JP2007310570A - 非線形変換処理装置及び方法並びに信号処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2007310570A
Application number: JP2006137867A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tanaka; 誠二田中
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】元データに含まれるノイズ成分に相当する微小なレベルの範囲のデータを抑圧し、それ以外の範囲のデータに影響を与えない非線形変換処理を可能にする。
【解決手段】非線形変換処理装置１０は、入力データを非線形の入出力特性をもつ非線形変換処理して出力するもので、処理範囲判別回路１２、レベル抑圧回路１４、及びレベル復帰回路１６から構成されている。処理範囲判別回路１２は、入力データの大きさに応じて該入力データの処理範囲（抑圧範囲、復帰範囲）を判別する。レベル抑圧回路１４は、ノイズ成分の範囲に相当する抑圧範囲内における入力データを０に抑圧し、レベル復帰回路１６は、抑圧範囲を越える所定の復帰範囲内における入力データを該入力データの値に応じて０から元の入力データのレベルまで徐々に復帰するように入力データを変換する。また、復帰範囲を越える入力データはそのまま出力するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は非線形変換処理装置及び方法並びに信号処理装置及び方法に係り、特に元データに含まれるノイズを低減する技術に関する。

従来、元データに含まれる微小なノイズ成分を除去するための非線形変換処理装置としてコアリング回路が知られている（特許文献１、２）。

元データに従来のコアリングを用いた非線形変換処理を掛けると、図８に示すように実線で示す元データは、破線で示すように非線形変換される。同図に示すように、コアリング回路に入力される元データは、コアリングレベル（抑圧範囲）内では０に変換され、抑圧範囲を越えると、抑圧範囲に応じてシフトされたデータに変換される。
特開２００４−２２１７４１号公報特開２００５−１８４６４１号公報

上記特許文献１、２に記載のコアリング回路では、本来ノイズ低減処理を掛けたい抑圧範囲以外のデータが元データと異なってしまい、コアリングの強度を変えた場合に前後の処理系もコントロールしなければならない場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、元データの特定範囲のデータを抑圧し、それ以外の範囲のデータに影響を与えないようにすることができる非線形変換処理装置及び方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、元データの細かなディテールを残しつつ強いノイズを低減し、また、強い輪郭強調が掛かることなく、細かなディテールだけを強調することができる信号処理装置及び方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、第１のデータを入力すると、該第１のデータを非線形の入出力特性をもつ第２のデータに変換して出力する非線形変換処理装置において、前記第１のデータに含まれるノイズ成分に相当する微小なレベルの範囲を抑圧範囲とし、該抑圧範囲内における前記第１のデータを０とし、前記抑制範囲を越える所定の範囲を復帰範囲とし、該復帰範囲内における第１のデータを該第１のデータの値に応じて０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように前記第１のデータを第２のデータに変換し、前記復帰範囲を越える前記第１のデータをそのまま出力することを特徴としている。

前記第１のデータのうちの抑圧範囲内の第１のデータは０に抑圧されるため、従来のコアリングと同等の効果が得られる。また、抑圧範囲を越える復帰範囲内の第１のデータは、その値に応じて０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように変換され、復帰範囲を越える第１のデータは、元の第１のデータのまま出力されるため、変換後のデータが後段の処理に影響を与えないようにすることができる。

請求項２に係る発明は、第１のデータを入力すると、該第１のデータを非線形の入出力特性をもつ第２のデータに変換して出力する非線形変換処理装置において、前記第１のデータに含まれるノイズ成分に相当する微小な信号レベルの範囲を抑圧範囲とし、前記抑制範囲を越える所定の範囲を復帰範囲とし、前記復帰範囲を越える範囲をスルー範囲として前記第１のデータの処理範囲を判別する判別手段と、前記判別手段によって判別された抑圧範囲内の第１のデータを０として第２のデータを出力する抑圧手段と、前記判別手段によって判別された復帰範囲内における第１のデータを該第１のデータの値に応じて０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように前記第１のデータを第２のデータに変換する復帰手段と、前記判別手段によって判別されたスルー範囲内の第１のデータをそのまま第２のデータとして出力する手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項３に係る信号処理装置は、元データを入力し、該元データに対してノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、前記元データと前記ノイズ低減処理手段によってノイズ低減されたデータとの差分をとり、該差分をノイズデータとする第１の減算手段と、前記ノイズデータを前記第１のデータとして入力し、該第１のデータを前記第２のデータに変換する請求項１又は２に記載の非線形変換処理装置と、前記元データから前記第２のデータを減算する第２の減算手段と、を備えたことを特徴としている。

元データから抽出したノイズデータに対して、請求項１又は２に記載の非線形変換処理を施し、その変換後のデータを元データから減算するようにしたため、元データの細かなディテールを残しつつインパルス性の強いノイズだけを抑圧することができる。

請求項４に係る信号処理装置は、元データを入力し、該元データに対して輪郭強調処理を施す輪郭強調処理手段と、前記元データと前記輪郭強調処理されたデータとの差分をとり、該差分を輪郭強調データとする第１の減算手段と、前記輪郭強調データを前記第１のデータとして入力し、該第１のデータを前記第２のデータに変換する請求項１又は２に記載の非線形変換処理装置と、前記元データから前記第２のデータを減算する第２の減算手段と、を備えたことを特徴としている。

元データと輪郭強調処理されたデータとの差分をとることにより輪郭強調データを抽出し、この輪郭強調データに対して、請求項１又は２に記載の非線形変換処理を施し、その変換後のデータを、輪郭強調処理されたデータから減算するようにしたため、減算後の輪郭強調処理されたデータは、強い輪郭強調が掛かかることなく、細かなディテールだけが強調されるようになる。

請求項５に係る発明は、第１のデータを入力すると、該第１のデータを非線形の入出力特性をもつ第２のデータに変換して出力する非線形変換処理方法において、前記第１のデータに含まれるノイズ成分に相当する微小なレベルの範囲を抑圧範囲とし、該抑圧範囲内における前記第１のデータを０にするステップと、前記抑制範囲を越える所定の範囲を復帰範囲とし、該復帰範囲内において前記第１のデータが０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように前記第１のデータを第２のデータに変換するステップと、前記復帰範囲を越える前記第１のデータをそのまま出力するステップと、を含むことを特徴としている。

請求項６に係る信号処理方法は、元データを入力し、該元データに対してノイズ低減処理を行うステップと、前記元データと前記ノイズ低減されたデータとの差分をとり、該差分をノイズデータとするステップと、請求項５に記載の非線形変換処理方法により前記第１のデータを前記第２のデータに変換するステップであって、前記ノイズデータを前記第１のデータとして入力するステップと、前記元データから前記第２のデータを減算するステップと、を含むことを特徴としている。

請求項７に係る信号処理方法は、元データを入力し、該元データに対して輪郭強調処理を施すステップと、前記元データと前記輪郭強調処理されたデータとの差分をとり、該差分を輪郭強調データとするステップと、請求項５に記載の非線形変換処理方法により前記第１のデータを前記第２のデータに変換するステップであって、前記輪郭強調データを前記第１のデータとして入力するステップと、前記元データから前記第２のデータを減算するステップと、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、元データの特定範囲のデータを抑圧し、それ以外の範囲のデータに影響を与えないようにすることができる。また、元データの細かなディテールを残しつつ強いノイズを低減したり、強い輪郭強調が掛かることなく細かなディテールだけを強調することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る非線形変換処理装置及び方法並びに信号処理装置及び方法の好ましい実施の形態について説明する。

図１は本発明に係る非線形変換処理装置の実施の形態を示すブロック図である。

同図に示すように、この非線形変換処理装置１０は、主として処理範囲判別回路１２と、レベル抑圧回路１４と、レベル復帰回路１６とから構成されている。

処理範囲判別回路１２には、非線形変換処理を行う入力データが加えられるようになっており、処理範囲判別回路１２は、入力データの大きさに応じて該入力データの処理範囲を判別し、その入力データの出力先を選択する。

即ち、図２に示すように、処理範囲として抑圧範囲、復帰範囲、及びスルー範囲が設けられており、処理範囲判別回路１２は、入力データの大きさに応じて、該入力データが上記抑圧範囲、復帰範囲及びスルー範囲のうちのいずれの範囲のデータであるかを判別する。

ここで、抑圧範囲は、入力データに含まれる微小なノイズ成分を除去するために設定される範囲であり、従来のコアリング回路のコアリングレベルに相当する。スルー範囲は、入力データをそのまま（スルーで）出力する範囲である。また、抑圧範囲とスルー範囲との間に設けられた復帰範囲は、抑圧されたデータを元のデータに円滑に復帰させるために
設けられた範囲である。

図１において、入力データが処理範囲判別回路１２によって抑圧範囲内のデータであると判別されると、入力データはレベル抑圧回路１４に出力される。レベル抑圧回路１４は、図２に示すように入力データを０に抑圧し、これを出力データとする。

また、入力データが処理範囲判別回路１２によって復帰範囲内のデータであると判別されると、入力データはレベル復帰回路１６に出力される。レベル復帰回路１６は、図２に示すように入力データを、該入力データの値に応じて０から元の入力データのレベルまで徐々に復帰するように変換する。

上記抑圧範囲及び復帰範囲の幅は、適宜設定することができる。また、復帰範囲の幅を狭くとると、直ちに元の入力データの値に復帰し、広くとると、徐々に入力データの値に近づくように復帰する。

また、上記レベル復帰回路１６は、復帰範囲のデータ入力に対して、折れ線近似や関数近似した演算式により出力データを算出するようにしてもよいし、ルックアップテーブルに基づいて入力データに対応する出力データを読み出すようにしてもよい。

一方、入力データが処理範囲判別回路１２によってスルー範囲内のデータであると判別されると、入力データはそのまま出力データとして出力される。

尚、この実施の形態での非線形変換処理装置１０は、処理範囲判別回路１２、レベル抑圧回路１４及びレベル復帰回路１６によって構成されているが、これに限らず、図２に示したような入出力特性を持つような折れ線近似や関数近似した演算式により出力データを算出するようにしてもよいし、ルックアップテーブルに基づいて入力データに対応する出力データを読み出すようにしてもよい。

図３は上記非線形変換処理装置１０の処理の流れを示す図である。

同図に示すように、入力データが抑圧範囲内か否かを判別し（ステップＳ１０）、入力データが抑圧範囲内の場合には、入力データを抑圧処理（０に抑圧）して出力する（ステップＳ１２）。

一方、入力データが抑圧範囲以外の場合には、続いて復帰範囲内か否かを判別し（ステップＳ１４）、入力データが復帰範囲内の場合には、入力データをその入力データの値に応じて非線形変換（復帰処理）して出力する（ステップＳ１６）。

入力データが復帰範囲を越えている場合（スルー範囲の場合）には、入力データをそのまま出力（スルー処理）する（ステップＳ１８）。

図４は本発明に係る信号処理装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。

同図に示すように、この信号処理装置２０は、主としてノイズ低減処理回路２２と、第１の減算回路２４と、非線形変換処理装置２６と、第２の減算回路２８とから構成されている。

元データは、ノイズ低減処理回路２２に加えられ、ここでノイズ低減処理されて第１の減算回路２４に出力される。ノイズ低減処理回路２２は、入力する元データの平滑化処理や、メディアンフィルタ処理などのノイズ低減処理を行う。

第１の減算回路２４の他の入力には、元データが加えられており、第１の減算回路２４は、この元データと前記ノイズ低減処理されたデータとの差分をとり、その差分値（元データからノイズ低減処理されたデータを減算した減算値）をノイズデータとして非線形変換処理装置２６に出力する。

非線形変換処理装置２６は、図１に示した非線形変換処理装置１０と同様に構成されており、この場合の入力データは、第１の減算回路２４から加えられるノイズデータである。

非線形変換処理装置２６によって非線形変換処理されたノイズデータ（出力データ）は、第２の減算回路２８に加えられる。第２の減算回路２８の他の入力には、元データが加えられており、第２の減算回路２８は、元データから前記非線形変換処理装置２６からの出力データを減算し、その減算したデータを出力する。

ここで、非線形変換処理装置２６からの出力データは、入力データ（ノイズデータ）のうちの抑圧範囲内のデータが抑圧されており、その結果、強いノイズデータのみを有している。従って、第２の減算回路２８から出力される出力データ（信号処理された元データ）は、元データの細かなディテールが残され、インパルス性の強いノイズだけが抑圧されたデータとなる。

尚、非線形変換処理装置２６に従来のコアリング回路を使用すると、図８に示したように本来低減させたい強いノイズ成分に差が生じてしまう。そのためコアリングを強くすると強くするほど強いノイズが消えにくくなり、同等の効果を得るためにはノイズ低減処理を強く掛ける必要があった。

これに対し、上記第１の実施の形態の信号処理装置２０は、強いノイズ成分だけを元データから減算し、ノイズ低減処理を強くすることなく同等のノイズ低減効果を得ることができる。

尚、強くノイズ低減処理を掛けてしまうと、強いノイズも消えるが、弱いノイズ（ディテール）も消えてしまい、全体的にディテールが消えた、のっぺりとした画像になってしまうが、本発明装置を用いれば、ディテールを残しつつ強いノイズだけを消すことができる。

図５は上記信号処理装置２０の処理の流れを示す図である。

同図に示すように、元データに対してノイズ低減処理を施す（ステップＳ２０）。続いて、元データとノイズ低減処理されたデータとの差分をとることにより、ノイズ成分を抽出する（ステップＳ２２）。

次に、上記抽出したノイズ成分（ノイズデータ）に対して、図２に示したような非線形変換処理を行い、弱いノイズ成分を抑圧する（ステップＳ２４）。

最後に、元データから上記非線形変換処理したノイズデータを減算する（ステップＳ２６）。この信号処理によって得られるデータは、元データの弱いノイズ成分（ディテール）が残り、強いノイズだけが抑圧される。

図６は本発明に係る信号処理装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。

同図に示すように、この信号処理装置３０は、主として輪郭強調処理回路３２と、第１の減算回路３４と、非線形変換処理装置３６と、第２の減算回路３８とから構成されている。

元データは、輪郭強調処理回路３２に加えられ、ここで輪郭強調された元データが、第１の減算回路３４及び第２の減算回路３８に出力される。尚、元データは、図示しないデジタルカメラでの撮影で取得したＲ、Ｇ、Ｂの画像データを、ＹＣ変換処理して生成された輝度データ及び色差データのうちの輝度データである。輪郭強調処理回路３２は、この輝度データの輝度変化の大きい部分（画像の輪郭部分）を強調する輪郭強調処理を行う。

第１の減算回路３４の他の入力には、元データが加えられており、第１の減算回路３４は、輪郭強調処理回路３２から加えられた輪郭強調された元データから、輪郭強調されていない元データを減算し、その減算値を輪郭強調データとして非線形変換処理装置３６に出力する。

非線形変換処理装置３６は、図１に示した非線形変換処理装置１０と同様に構成されており、この場合の入力データは、第１の減算回路３４から加えられる輪郭強調データである。

非線形変換処理装置３６によって非線形変換処理された輪郭強調データ（出力データ）は、第２の減算回路３８に加えられる。第２の減算回路３８の他の入力には、輪郭強調された元データが加えられており、第２の減算回路２８は、この元データから前記非線形変換処理装置３６からの出力データを減算し、その減算したデータを出力する。

ここで、非線形変換処理装置２６からの出力データは、入力データ（輪郭強調データ）のうちの抑圧範囲内のデータが抑圧されており、その結果、強い輪郭強調データのみを有している。従って、第２の減算回路３８から出力される出力データ（信号処理された元データ）は、元データのうちの強い輪郭成分が取り除かれ、細かなディテールだけが強調されたデータとなる。

図７は上記信号処理装置３０の処理の流れを示す図である。

同図に示すように、元データに対して輪郭強調処理を施す（ステップＳ３０）。続いて、元データと輪郭強調処理されたデータとの差分をとることにより、輪郭成分を抽出する（ステップＳ３２）。

次に、上記抽出した輪郭成分（輪郭強調データ）に対して、図２に示したような非線形変換処理を行い、弱い輪郭成分を抑圧する（ステップＳ３４）。

最後に、輪郭強調された元データから上記非線形変換処理した輪郭強調データを減算する（ステップＳ３６）。この信号処理によって得られるデータは、元データのうちの強い輪郭成分が取り除かれ、細かなディテールだけが強調されたデータとなる。

図１は本発明に係る非線形変換処理装置の実施の形態を示すブロック図である。図２は本発明に係る非線形変換処理装置における入出力特性の一例を示す図である。図３は図１に示した非線形変換処理装置の処理の流れを示す図である。図４は本発明に係る信号処理装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。図５は図４に示した信号処理装置の処理の流れを示す図である。図６は本発明に係る信号処理装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。図７は図６に示した信号処理装置の処理の流れを示す図である。図８は従来のコアリング回路の入出力特性を示す図である。

符号の説明

１０、２６、３６…非線形変換処理装置、１２…処理範囲判別回路、１４…レベル抑圧回路、１６…レベル復帰回路、２０、３０…信号処理装置、２２…ノイズ低減処理回路、２４、３４…第１の減算回路、２８、３８…第２の減算回路

Claims

第１のデータを入力すると、該第１のデータを非線形の入出力特性をもつ第２のデータに変換して出力する非線形変換処理装置において、
前記第１のデータに含まれるノイズ成分に相当する微小なレベルの範囲を抑圧範囲とし、該抑圧範囲内における前記第１のデータを０とし、
前記抑制範囲を越える所定の範囲を復帰範囲とし、該復帰範囲内における第１のデータを該第１のデータの値に応じて０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように前記第１のデータを第２のデータに変換し、
前記復帰範囲を越える前記第１のデータをそのまま出力することを特徴とする非線形変換処理装置。
第１のデータを入力すると、該第１のデータを非線形の入出力特性をもつ第２のデータに変換して出力する非線形変換処理装置において、
前記第１のデータに含まれるノイズ成分に相当する微小な信号レベルの範囲を抑圧範囲とし、前記抑制範囲を越える所定の範囲を復帰範囲とし、前記復帰範囲を越える範囲をスルー範囲として前記第１のデータの処理範囲を判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別された抑圧範囲内の第１のデータを０として第２のデータを出力する抑圧手段と、
前記判別手段によって判別された復帰範囲内における第１のデータを該第１のデータの値に応じて０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように前記第１のデータを第２のデータに変換する復帰手段と、
前記判別手段によって判別されたスルー範囲内の第１のデータをそのまま第２のデータとして出力する手段と、
を備えたことを特徴とする非線形変換処理装置。
元データを入力し、該元データに対してノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、
前記元データと前記ノイズ低減処理手段によってノイズ低減されたデータとの差分をとり、該差分をノイズデータとする第１の減算手段と、
前記ノイズデータを前記第１のデータとして入力し、該第１のデータを前記第２のデータに変換する請求項１又は２に記載の非線形変換処理装置と、
前記元データから前記第２のデータを減算する第２の減算手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
元データを入力し、該元データに対して輪郭強調処理を施す輪郭強調処理手段と、
前記元データと前記輪郭強調処理されたデータとの差分をとり、該差分を輪郭強調データとする第１の減算手段と、
前記輪郭強調データを前記第１のデータとして入力し、該第１のデータを前記第２のデータに変換する請求項１又は２に記載の非線形変換処理装置と、
前記元データから前記第２のデータを減算する第２の減算手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
第１のデータを入力すると、該第１のデータを非線形の入出力特性をもつ第２のデータに変換して出力する非線形変換処理方法において、
前記第１のデータに含まれるノイズ成分に相当する微小なレベルの範囲を抑圧範囲とし、該抑圧範囲内における前記第１のデータを０にするステップと、
前記抑制範囲を越える所定の範囲を復帰範囲とし、該復帰範囲内において前記第１のデータが０から元の第１のデータのレベルまで徐々に復帰するように前記第１のデータを第２のデータに変換するステップと、
前記復帰範囲を越える前記第１のデータをそのまま出力するステップと、
を含むことを特徴とする非線形変換処理方法。
元データを入力し、該元データに対してノイズ低減処理を行うステップと、
前記元データと前記ノイズ低減されたデータとの差分をとり、該差分をノイズデータとするステップと、
請求項５に記載の非線形変換処理方法により前記第１のデータを前記第２のデータに変換するステップであって、前記ノイズデータを前記第１のデータとして入力するステップと、
前記元データから前記第２のデータを減算するステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。
元データを入力し、該元データに対して輪郭強調処理を施すステップと、
前記元データと前記輪郭強調処理されたデータとの差分をとり、該差分を輪郭強調データとするステップと、
請求項５に記載の非線形変換処理方法により前記第１のデータを前記第２のデータに変換するステップであって、前記輪郭強調データを前記第１のデータとして入力するステップと、
前記元データから前記第２のデータを減算するステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。