JP2009004945A - 計測装置および方法、プログラム、並びに記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】より自然な画像の補正を行うことができるようにする。
【解決手段】入力映像信号は、視感度補正部２１に供給されて、入力映像信号の輝度値が低い暗い画素が、比較的輝度値の高い明るい画素となるように補正され、補正後の映像信号がノイズ計測部２２に供給されるようになされている。フレーム差分取得部３１は、フレーム間の対応する画素の輝度値の差分絶対値をそれぞれ演算する。ヒストグラム生成部３２は、フレーム差分取得部３１から出力されるデータに基づいて、ノイズ量を算出するための統計データであるヒストグラムを生成する。ノイズ量算出部３３は、ヒストグラム生成部３２から供給されるヒストグラムのデータに基づいて映像信号のノイズ量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、計測装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、より自然な画像の補正を行うことができるようにする計測装置および方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。

ノイズレベルを画像データ値から算出する方式は多くあり、ある固定値以下の時間的差分をノイズと定義する方式、その応用として動き補正をした後に同様の判別をする方式、画像データを周波数成分に変換して、ある固定パワー以下をノイズと定義する方式などがある。

また、固定値を用いずにノイズを判別する方式として入力映像信号を画面上で複数の小さなブロックに分割し、分割された各小ブロックの画素毎に、映像信号と各前記小ブロック内で時間軸方向に平均化した信号との差分を求め、それら差分の分布をあらかじめＳ／Ｎ値検出用に用意した統計的分布則のノイズ分布と比較して有意度を求め、有意度ありと判定された当該小ブロックの差分によるＳ／Ｎ値の発生頻度を求め、その発生頻度の分布から有効なＳ／Ｎ値を検出することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、１番小さな揺らぎ集合をノイズと仮定する方式もある。

特開平８−２０１４６４号公報

しかしながら、従来の技術では、画像データの各画素値からノイズ量を算出するものであり、このようにして得られたノイズ量は、実際に人が認識するノイズのレベルとは異なることがある。例えば、数値として同じノイズ量であったとしても、暗い画像の場合、人はノイズが多いと感じ、明るい画像の場合、人はノイズが少ないと感じる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より自然な画像の補正を行うことができるようにするものである。

本発明の第1の側面は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置であって、入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力する補正映像信号出力手段と、前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備える計測装置である。

前記補正映像信号出力手段は、前記入力映像信号の輝度値が低いほど、前記入力映像信号に高いゲインを与え、前記入力映像信号の輝度値が高いほど、前記入力映像信号に低いゲインを与えるようにすることができる。

本発明の第１の側面は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置の計測方法であって、入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力し、前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得し、前記取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成し、前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するステップを含む計測方法である。

本発明の第１の側面は、コンピュータに映像信号のノイズレベルの計測を行わせるプログラムであって、コンピュータを、入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力する補正映像信号出力手段と、前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備える計測装置として機能させるプログラムである。

本発明の第１の側面においては、入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号が出力され、前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データが、それぞれ取得され、前記取得された前記差分データのヒストグラムデータが生成され、前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量が算出される。

本発明の第２の側面は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置であって、入力映像信号の輝度値の平均値を算出し、前記算出された平均値に関する輝度情報を出力する輝度情報出力手段と、前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備え、前記ノイズ量算出手段は、輝度情報出力手段により出力された前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力する計測装置である。

前記ノイズ量算出手段は、輝度情報出力手段により、算出された前記入力映像信号の輝度値の平均値が低いほど、前記ノイズ量が大きい値となるように補正し、輝度情報出力手段により、算出された前記入力映像信号の輝度値の平均値が高いほど、前記ノイズ量が小さい値となるように補正するようにすることができる。

本発明の第２の側面は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置の計測方法であって、前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得し、前記取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成し、前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出し、入力映像信号の輝度値の平均値を算出して前記算出された平均値に関する輝度情報を出力し、前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力するステップを含む計測方法である。

本発明の第２の側面は、コンピュータに映像信号のノイズレベルの計測を行わせるプログラムであって、コンピュータを、入力映像信号の輝度値の平均値を算出し、前記算出された平均値に関する輝度情報を出力する輝度情報出力手段と、前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備える計測装置として機能させ、前記ノイズ量算出手段が、輝度情報出力手段により出力された前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力するように機能させるプログラムである。

本発明の第２の側面においては、入力映像信号の輝度値の平均値を算出し、前記算出された平均値に関する輝度情報が出力され、前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データが、それぞれ取得され、前記取得された前記差分データのヒストグラムデータが生成され、前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量が算出される。また、前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量が補正されて出力される。

本発明によれば、より自然な画像の補正を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書または図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の第１の側面の計測装置は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置（例えば、図１のノイズレベル計測装置１０）であって、入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力する補正映像信号出力手段（例えば、図１の視感度補正部２１）と、前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段（例えば、図１のフレーム差分取得部３１）と、前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段（例えば、図１のヒストグラム生成部３２）と、前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段（例えば、図１のノイズ量算出部３３）とを備える。

本発明の第１の側面の計測方法は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置（例えば、図１のノイズレベル計測装置１０）の計測方法であって、入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力し（例えば、図５のステップＳ１１の処理）、前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得し（例えば、図５のステップＳ１２の処理）、前記取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成し（例えば、図５のステップＳ１３の処理）、前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出する（例えば、図５のステップＳ１５の処理）ステップを含む。

本発明の第２の側面の計測装置は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置（例えば、図７のノイズレベル計測装置１５０）であって、入力映像信号の輝度値の平均値を算出し、前記算出された平均値に関する輝度情報を出力する輝度情報出力手段（例えば、図７の平均輝度算出部１５１）と、前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段（例えば、図１のフレーム差分取得部３１）と、前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段（例えば、図１のヒストグラム生成部３２）と、前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段（例えば、図１のノイズ量算出部３３）とを備え、前記ノイズ量算出手段は、輝度情報出力手段により出力された前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力する。

本発明の第２の側面の計測方法は、映像信号のノイズレベルを計測する計測装置（例えば、図１のノイズレベル計測装置１０）の計測方法であって、前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得し（例えば、図８のステップＳ５１の処理）、前記取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成し（例えば、図８のステップＳ５２の処理）、前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出し（例えば、図８のステップＳ５３の処理）、入力映像信号の輝度値の平均値を算出して前記算出された平均値に関する輝度情報を出力し（例えば、図９のステップＳ７１およびステップＳ７２の処理）、前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力する（例えば、図９のステップＳ７３の処理）ステップを含む。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るノイズレベル計測装置の構成例を示すブロック図である。

このノイズレベル計測装置１０は、例えば、入力映像信号に基づいて、その映像信号のノイズレベルを計測し、計測結果を出力するようになされており、ノイズレベル計測装置１０から出力される計測結果は、例えば、画像（映像）のノイズを除去するノイズリデューサなどの制御に用いられる。

同図に示されるように、このノイズレベル計測装置１０は、視感度補正部２１とノイズ計測部２２により構成されている。入力映像信号は、視感度補正部２１に供給されて後述するように補正され、補正後の映像信号がノイズ計測部２２に供給されるようになされている。

ノイズ計測部２２は、フレーム差分取得部３１、ヒストグラム生成部３２、およびノイズ量算出部３３により構成されている。

フレーム差分取得部３１は、視感度補正部２１から供給される補正後の映像信号に基づいて、時間的に前のフレームの画像を構成するそれぞれの画素の輝度値と、時間的に後のフレームの画像を構成するそれぞれの画素の輝度値との差分絶対値を演算する。すなわち、フレーム差分取得部３１は、フレーム間（時間的に前のフレームと時間的に後のフレーム）の対応する画素の輝度値の差分絶対値をそれぞれ演算するようになされている。

ヒストグラム生成部３２は、フレーム差分取得部３１から出力されるデータに基づいて、ノイズ量を算出するための統計データであるヒストグラムを生成する。この、ヒストグラムは、例えば、横軸がフレーム間の画素毎の差分絶対値を表し、縦軸が頻度（その差分絶対値を有する画素の数）を表すものとされる。

フレーム間の輝度値の変化が大きい場合、フレーム間の差分絶対値が大きい値となる画素が増えることになるので、ヒストグラムのピークは右側（横軸の値がゼロから遠い位置）に形成され、フレーム間の輝度値の変化が小さい場合、フレーム間の差分絶対値が小さい値となる画素が増えることになるので、ヒストグラムのピークは左側（横軸の値がゼロに近い位置）に形成されることになる。

なお、フレーム間の差分絶対値は、画素単位ではなく、所定数の画素で構成されるブロック単位で演算され、ヒストグラムが生成されるようにしてもよい。この場合、例えば、１つのブロックを構成する画素のフレーム間の差分絶対値に基づいて、そのブロックの分散値が演算され、ブロックの分散値を横軸とし、その分散値を有するブロックの数で表される頻度を縦軸としてヒストグラムが生成されるようにすればよい。

ノイズ量算出部３３は、ヒストグラム生成部３２から供給されるヒストグラムのデータ（例えば、画素毎の差分絶対値のそれぞれに対応する頻度を表す情報）に基づいて映像信号のノイズ量を算出する。ノイズ量算出部３３は、映像信号のフレーム間の変化に応じて、その変化がノイズである可能性が高いものであるか否かを識別できるよう、映像信号のフレーム間の変化に対応するノイズ量を算出するようになされている。

すなわち、ノイズ量算出部３３は、ヒストグラム生成部３２により生成されたヒストグラムにおいて、そのピークの位置が右側にあるほど、比較的大きな値のノイズ量を算出するようになされており、ヒストグラム生成部３２により生成されたヒストグラムにおいて、そのピークの位置が左側にあるほど、比較的小さな値のノイズ量を算出するようになされている。

ノイズ量算出部３３により算出されたノイズ量は、例えば、所定の基準で正規化されるなどしてノイズレベルとされ、ノイズレベル計測装置１０の計測結果として出力されることになる。

ところで、映像信号、画像データなどの各画素値からノイズ量を算出した場合、算出されたノイズ量が、実際に人が認識するノイズと対応しないことがある。例えば、映像信号、画像データなどの各画素値から算出されたノイズ量の数値が同じであったとしても、暗い画像の場合、人はノイズが多いと感じ、明るい画像の場合、人はノイズが少ないと感じる。このような、人間の視感度の特性に応じたノイズ量を算出しなければ、例えば、ノイズリデューサなどでノイズ除去の処理を行って得られる画像が、不自然なものとなってしまうことがある。

そこで、本発明のノイズレベル計測装置１０には、視感度補正部２１が設けられている。視感度補正部２１は、上述のような人間の視感度の特性を考慮して、入力映像信号を補正するようになされている。

視感度補正部２１は、例えば、図２に示されるように入力映像信号を補正する。図２は、横軸が入力映像信号の輝度値とされ、縦軸が補正後の映像信号の輝度値とされている。図中の線５１は、入力映像信号の輝度値の変化に対応する補正後の映像信号の輝度値の変化を表すものであり、図中の点線５２は、線５１との比較のために、仮に補正がなされずに、入力映像信号をそのまま補正後の映像信号とした場合の、入力映像信号の輝度値の変化に対応する補正後の映像信号の輝度値の変化を表すものである。

同図の線５１に示されるように、入力映像信号の輝度値が低い図中左側の部分において、補正後の映像信号の輝度値が高くなるように補正されている。すなわち、輝度値の低い暗い画素が、比較的輝度値の高い明るい画素となるように補正されることになる。

このような補正を行うことにより、入力映像信号に基づく画像データの中で、暗い部分で輝度が変化すると、フレーム間の差分絶対値が大きな値となるが、入力映像信号に基づく画像データの中で、明るい部分で輝度が変化しても、フレーム間の差分絶対値はあまり大きな値とならない。すなわち、例えば入力映像信号において暗い画素が１階調だけ明るく変化した場合、視感度補正部２１により入力映像信号が補正されたことにより、補正後の映像信号においては、その画素が１階調より明るく（例えば、２階調明るく）変化したこととなる。一方、例えば入力映像信号において明るい画素が１階調だけさらに明るく変化した場合、視感度補正部２１により入力映像信号が補正されても、補正後の映像信号において、その画素はやはり１階調しか明るく変化したことにならない。

従って、本発明によれば、暗い画像の場合、人はノイズが多いと感じ、明るい画像の場合、人はノイズが少ないと感じる、人間の視感度の特性に応じたノイズ量を算出することが可能となる。すなわち、視感度補正部２１による補正後の映像信号の供給を受けたノイズ計測部２２は、上述したように、画像の中の暗い部分は、フレーム間の輝度値の変化に対して比較的大きなノイズレベルを計測するが、画像の中の明るい部分は、フレーム間の輝度値の変化に対して、通常のノイズレベルを計測するようにすることができる。

図３は、視感度補正部２１の構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、視感度補正部２１において、入力映像信号は、ゲイン出力部１０１と、乗算器１０２にそれぞれ供給されるようになされている。

ゲイン出力部１０１は、例えば、図４に示されるようにゲインを設定し、設定されたゲインを乗算器１０２に供給する。図４は、横軸が入力映像信号の輝度値とされ、縦軸は、ゲインの値とされる。同図の線６１で示されるように、入力映像信号の輝度値「０」付近では、ゲインが「１．０」に設定されており、入力映像信号の輝度値が大きくなるほど、ゲインが低く設定されている。ゲイン出力部１０１は、例えば、図４の線６１に対応するテーブルなどを記憶する構成とされ、供給された入力映像信号の輝度値に対応するゲインを、テーブルに基づいて設定する。

図４に示されるように設定されたゲインを、図３の乗算器１０２により入力映像信号に与えることにより、図２を参照して上述した場合と同様の特性を有する補正後の映像信号を生成することができる。

なお、図４では、入力映像信号の輝度値「０」付近では、ゲインが「１．０」に設定されており、入力映像信号の輝度値が大きくなるほど、ゲインが低く設定されると説明したが、例えば、入力映像信号の輝度値が最も大きいとき、ゲインが「１．０」に設定され、入力映像信号の輝度値が小さくなるほど、ゲインが高く設定されるようにしてもよい。

次に、図５のフローチャートを参照して、本発明のノイズレベル計測装置１０によるノイズレベル計測処理の例について説明する。

ステップＳ１１において、視感度補正部２１は、図６を参照して後述する映像信号補正処理を実行する。これにより、入力映像信号が補正され、補正後の映像信号が生成されることになる。

ステップＳ１２において、フレーム差分取得部３１は、ステップＳ１１の処理により供給される補正後の映像信号に基づいて、フレーム間差分絶対値を取得する。このとき、例えば、上述したように、時間的に前のフレームの画像を構成するそれぞれの画素の輝度値と、時間的に後のフレームの画像を構成するそれぞれの画素の輝度値との差分絶対値が演算される。

ステップＳ１３において、ヒストグラム生成部３２は、ステップＳ１２の処理により、フレーム差分取得部３１から出力されるデータに基づいて、上述したように、ノイズ量を算出するための統計データであるヒストグラムを生成する。

ステップＳ１４において、ノイズ量算出部３３は、ステップＳ１３の処理によりヒストグラム生成部３２から供給されるヒストグラムのデータに基づいて映像信号のノイズ量を算出する。

そして、ノイズ量算出部３３により算出されたノイズ量は、例えば、所定の基準で正規化されるなどしてノイズレベルとされ、ステップＳ１５においてノイズレベル計測装置１０の計測結果として出力される。

ここで、図５のステップＳ１１の映像信号補正処理の詳細な例について図６のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ３１において、視感度補正部２１のゲイン出力部１０１は、入力映像信号の輝度値に対応するゲインを設定する。このとき、例えば、図４を参照して上述したようにゲインが設定される。

ステップＳ３２において、視感度補正部２１の乗算器１０２は、ステップＳ３１の処理で設定されたゲインを入力映像信号に与える。

そして、ステップＳ３３において補正後の映像信号が視感度補正部２１から出力される。

この後、上述したステップＳ１２乃至ステップＳ１５の処理が実行されることになる。

このようにして、ノイズレベルの計測が行われる。このようにすることで、暗い画像の場合、人はノイズが多いと感じ、明るい画像の場合、人はノイズが少ないと感じる、人間の視感度の特性に応じたノイズ量を算出してノイズレベルを計測することができる。また、このようにして、計測されたノイズレベルを用いてノイズリデューサなどを制御し、画像（映像）のノイズを除去するようにすれば、より自然な画像の補正を行うことができる。

以上においては、図１のノイズ計測部２２に、視感度補正部２１により補正された映像信号を供給してノイズ量を算出する例について説明したが、例えば、ノイズ計測部２２に、そのまま入力映像信号を供給してノイズ量を算出させ、算出されたノイズ量を、人間の視感度の特性に応じて補正するようにすることも可能である。

図７は、本発明を適用したノイズレベル計測装置の別の構成例を示すブロック図である。同図に示されるノイズレベル計測装置１５０は、そのまま入力映像信号を供給してノイズ量を算出させ、算出されたノイズ量を、人間の視感度の特性に応じて補正する場合の例である。

図７におけるノイズ計測部２２は、図１の場合と同様の構成なので詳細な説明は省略するが、図１の場合と異なり、入力映像信号が、補正されずにそのままノイズ計測部２２に供給されている。従って、図７の場合、ノイズ計測部２２により算出されたノイズ量は、上述したような人間の視感度の特性を考慮せずに算出されたノイズ量となる。

また、図７の例では、入力映像信号が平均輝度算出部１５１にも供給されるようになされている。平均輝度算出部１５１は、例えば、ノイズレベルを計測すべき１フレーム分の画像を構成する画素の輝度の平均値を算出するようになされている。そして、平均輝度算出部１５１は、算出した輝度の平均値を、ノイズ量補正部１５２に供給するようになされている。

ノイズ量補正部１５２は、平均輝度算出部１５１から供給された輝度の平均値に対応してノイズ計測部２２により算出されたノイズ量を補正する。具体的には、ノイズ量補正部１５２は、例えば、平均輝度算出部１５１から供給された輝度の平均値が低い（画像が暗い）ほど、ノイズ計測部２２により算出されたノイズ量に乗じられる係数値が大きくなるようにし、平均輝度算出部１５１から供給された輝度の平均値が高い（画像が明るい）ほど、ノイズ計測部２２により算出されたノイズ量に乗じられる係数値が小さくなるようにするなどして、ノイズ計測部２２により算出されたノイズ量を補正する。

ノイズ量補正部１５２は、例えば、上述したように係数値を設定するためのテーブルなどを記憶する構成とされ、ノイズ計測部２２から供給されたノイズ量に対応する係数値を、テーブルに基づいて設定するようになされている。

そして、ノイズ量補正部１５２により補正されたノイズ量が所定の基準で正規化されるなどして、ノイズレベルとされ、ノイズレベル計測装置１５０の計測結果として出力されることになる。

従って、本発明のノイズレベル計測装置１５０によれば、図１のノイズレベル計測装置１０の場合と同様に、暗い画像の場合、人はノイズが多いと感じ、明るい画像の場合、人はノイズが少ないと感じる、人間の視感度の特性に応じたノイズレベルを計測することができ、画像の中の暗い部分は、フレーム間の輝度値の変化に対して比較的大きなノイズレベルを計測するが、画像の中の明るい部分は、フレーム間の輝度値の変化に対して、通常のノイズレベルを計測するようにすることができる。

次に、図８のフローチャートを参照して、本発明のノイズレベル計測装置１５０によるノイズレベル計測処理の例について説明する。

ステップＳ５１において、フレーム差分取得部３１は、入力映像信号に基づいて、フレーム間差分絶対値を取得する。このとき、例えば、上述したように、時間的に前のフレームの画像を構成するそれぞれの画素の輝度値と、時間的に後のフレームの画像を構成するそれぞれの画素の輝度値との差分絶対値が演算される。

ステップＳ５２において、ヒストグラム生成部３２は、ステップＳ５１の処理により、フレーム差分取得部３１から出力されるデータに基づいて、上述したように、ノイズ量を算出するための統計データであるヒストグラムを生成する。

ステップＳ５３において、ノイズ量算出部３３は、ステップＳ５２の処理によりヒストグラム生成部３２から供給されるヒストグラムのデータに基づいて映像信号のノイズ量を算出する。

ステップＳ５４において、平均輝度算出部１５１とノイズ量補正部１５２は、図９を参照して後述するノイズ量補正処理を実行する。これにより、ステップＳ５３の処理で算出されたノイズ量が人間の視感度の特性を考慮したノイズ量に補正されることになる。

そして、ステップＳ５４されたノイズ量は、例えば、所定の基準で正規化されるなどしてノイズレベルとされ、ステップＳ５５においてノイズレベル計測装置１５０の計測結果として出力される。

ここで、図８のステップＳ５４のノイズ量補正処理の詳細な例について図９のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ７１において、平均輝度算出部１５１は、入力映像信号から輝度の平均値を算出する。このとき、上述したように、例えば、ノイズレベルを計測すべき１フレーム分の画像を構成する画素の輝度の平均値が算出される。

ステップＳ７２において、ノイズ量補正部１５２は、ステップＳ７１の処理により算出された輝度の平均値に基づいて係数値を設定する。

ステップＳ７３において、ノイズ量補正部１５２は、ステップＳ７２の処理により設定された係数値を、ステップＳ５３の処理でノイズ量算出部３３により算出されたノイズ量に乗じることで、補正後のノイズ量を算出する。

この後、上述したステップＳ５５の処理が実行されることになる。

このようにして、ノイズレベルの計測が行われる。このようにすることで、やはり暗い画像の場合、人はノイズが多いと感じ、明るい画像の場合、人はノイズが少ないと感じる、人間の視感度の特性に応じたノイズ量を算出してノイズレベルを計測することができる。また、このようにして、計測されたノイズレベルを用いてノイズリデューサなどを制御し、画像（映像）のノイズを除去するようにすれば、より自然な画像の補正を行うことができる。

なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図１０に示されるような汎用のパーソナルコンピュータ７００などに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

図１０において、CPU（Central Processing Unit）７０１は、ROM（Read Only Memory）７０２に記憶されているプログラム、または記憶部７０８からRAM（Random Access Memory）７０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM７０３にはまた、CPU７０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。

CPU７０１、ROM７０２、およびRAM７０３は、バス７０４を介して相互に接続されている。このバス７０４にはまた、入出力インタフェース７０５も接続されている。

入出力インタフェース７０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部７０６、CRT(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部７０７、ハードディスクなどより構成される記憶部７０８、モデム、LANカードなどのネットワークインタフェースカードなどより構成される通信部７０９が接続されている。通信部７０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。

入出力インタフェース７０５にはまた、必要に応じてドライブ７１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア７１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部７０８にインストールされる。

上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディア７１１などからなる記録媒体からインストールされる。

なお、この記録媒体は、図１０に示される、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア７１１により構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM７０２や、記憶部７０８に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。

なお、本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

本発明の一実施の形態に係るノイズレベル計測装置の構成例を示すブロック図である。 入力映像信号の補正を説明する図である。 図１の視感度補正部の構成例を示すブロック図である。 図３のゲイン出力部が設定するゲインを説明する図である。 ノイズレベル計測処理の例を説明するフローチャートである。 映像信号補正処理の例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係るノイズレベル計測装置の別の構成例を示すブロック図である。 ノイズレベル計測処理の別の例を説明するフローチャートである。 ノイズ量補正処理の例を説明するフローチャートである。 パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ ノイズレベル計測装置， ２１ 視感度補正部， ２２ ノイズ計測部， ３１ フレーム差分取得部， ３２ ヒストグラム生成部， ３３ ノイズ量算出部， １０１ ゲイン出力部， １０２ 乗算器， １５０ ノイズレベル計測装置， １５１ 平均輝度算出部， １５２ ノイズ量補正部， ７０１ ＣＰＵ， ７１１ リムーバブルメディア

Claims (9)

1. 映像信号のノイズレベルを計測する計測装置であって、
   入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力する補正映像信号出力手段と、
   前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、
   前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、
   前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段と
   を備える計測装置。
2. 前記補正映像信号出力手段は、
   前記入力映像信号の輝度値が低いほど、前記入力映像信号に高いゲインを与え、
   前記入力映像信号の輝度値が高いほど、前記入力映像信号に低いゲインを与える
   請求項１に記載の計測装置。
3. 映像信号のノイズレベルを計測する計測装置の計測方法であって、
   入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力し、
   前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得し、
   前記取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成し、
   前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するステップ
   を含む計測方法。
4. コンピュータに映像信号のノイズレベルの計測を行わせるプログラムであって、
   コンピュータを、
   入力映像信号の輝度値に対応して定まる所定のゲインを入力映像信号に与えることで、前記入力映像信号を補正して補正映像信号を出力する補正映像信号出力手段と、
   前記補正映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、
   前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、
   前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備える計測装置として機能させる
   プログラム。
5. 映像信号のノイズレベルを計測する計測装置であって、
   入力映像信号の輝度値の平均値を算出し、前記算出された平均値に関する輝度情報を出力する輝度情報出力手段と、
   前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、
   前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、
   前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備え、
   前記ノイズ量算出手段は、輝度情報出力手段により出力された前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力する
   計測装置。
6. 前記ノイズ量算出手段は、
   輝度情報出力手段により、算出された前記入力映像信号の輝度値の平均値が低いほど、前記ノイズ量が大きい値となるように補正し、
   輝度情報出力手段により、算出された前記入力映像信号の輝度値の平均値が高いほど、前記ノイズ量が小さい値となるように補正する
   請求項５に記載の計測装置。
7. 映像信号のノイズレベルを計測する計測装置の計測方法であって、
   前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得し、
   前記取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成し、
   前記生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出し、
   入力映像信号の輝度値の平均値を算出して前記算出された平均値に関する輝度情報を出力し、
   前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力するステップ
   を含む計測方法。
8. コンピュータに映像信号のノイズレベルの計測を行わせるプログラムであって、
   コンピュータを、
   入力映像信号の輝度値の平均値を算出し、前記算出された平均値に関する輝度情報を出力する輝度情報出力手段と、
   前記入力映像信号に基づいて生成される、時間的に前の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値と、時間的に後の１フレーム分の画像データを構成するそれぞれの画素の値の差分データを、それぞれ取得する差分データ取得手段と、
   前記差分データ取得手段により取得された前記差分データのヒストグラムデータを生成するヒストグラムデータ生成手段と、
   前記ヒストグラムデータ生成手段により生成された前記ヒストグラムデータに基づいて前記入力映像信号のノイズ量を算出するノイズ量算出手段とを備える計測装置として機能させ、
   前記ノイズ量算出手段が、輝度情報出力手段により出力された前記輝度情報に基づいて、前記ノイズ量を補正して出力するように機能させる
   プログラム。
9. 請求項４または請求項８に記載のプログラムが記録されている記録媒体。

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