JP2009020605A - 画像処理装置、画像処理プログラム及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像処理装置20を、原画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記原画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離部22と、上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得部26と、上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減するノイズ低減処理部24と、上記エッジ情報取得部26によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記ノイズ低減処理部24のパラメータを取得するノイズ低減処理パラメータ取得部28と、上記第1成分と、上記ノイズ低減処理部24により変動成分が低減された、上記第1成分以外の複数の成分とを合成する成分合成処理部30と、により構成する。
【選択図】図1
Description
原画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記原画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段と、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段と、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段と、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段と、
を具備することを特徴とする。
光学像を画像信号に変換する撮像手段と、
上記画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段と、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段と、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段と、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段と、
を具備することを特徴とする。
コンピュータを、
原画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記原画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段、
として機能させることを特徴とする。
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
図2は、上記エッジ情報取得部26、ノイズ低減処理パラメータ取得部28、及びノイズ低減処理部24の詳細構成を示す図である。ノイズ低減処理は、ノイズ低減処理部24におけるローパスフィルタ処理により行われる。この際、エッジ情報取得部26及びノイズ低減処理パラメータ取得部28により得られたエッジ方向に沿ってフィルタリングすることにより、画像の構造を表すエッジ成分を低減させることなく、ノイズ成分のみを効果的に低減する。
このように、エッジ成分の強度に応じて、エッジ方向に沿ってフィルタ処理することで、エッジ成分を保存しつつノイズ(変動成分)を低減した信号が得られる。
図7は、成分分離と合成の概念を示す図である。入力画像から、第1成分を抽出するとき、その基準として、平坦成分や構造要素が保持される処理を用いる。例えば、線形フィルタによる低域分離、メジアンフィルタ、モホロジフィルタによる適応的平滑化を行う。また、後述する有界変動関数による分離を利用する。
ここでは、加算型分離を例に説明する。
以下では、有界変動関数とノルムを用いた分離方法を説明する。
第1成分Uが骨格成分、第2成分Vは残差である。これらの分離を行うために、以下の(5)式のようなA2BC変分モデル(Aujol-Aubert-Blanc-Feraud-Chambolle model)を用いる。なお、このA2BC変分モデルの詳細については、Jean-Francois Aujol, Guy Gilboa, Tony Chan & Stanley Osher, Structure-Texture Image Decomposition--Modeling, Algorithms, and Parameter Selection, International Journal of Computer Vision, Volume 67 , Issue 1 (April 2006) Pages: 111 - 136 Year of Publication: 2006に開示されている。
例1:第1成分Uを原画像信号Iに対する直交基底展開の低次の成分とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例2:第1成分Uを原画像信号Iにメジアンフィルタ処理した結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例3:第1成分Uを原画像信号Iに多値モホロジフィルタを掛けた結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例4:第1成分Uを原画像信号Iに縮小処理を施し、さらに拡大処理を施した結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例5:第1成分Uを原画像信号IにBilateral Filterを施した結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
このような方法としても、上述のノイズ低減手法と同様に、第1成分Uのエッジ情報によって、第2成分Vのノイズ低減処理を行う方法が適用できる。
図8は、本発明の第2実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
図9は、本発明の第3実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
図10は、本発明の第4実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
図12は、本発明の第5実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
図14は、本発明の第6実施形態に係る撮像装置に用いる本発明の第6実施形態に係る画像処理装置20の構成を示す図である。
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段と、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段と、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
この(1)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第1乃至第6実施形態が対応する。それらの実施形態において、成分分離部22が上記成分分離手段に、エッジ情報取得部26が上記エッジ情報取得手段に、ノイズ低減処理部24が上記変動成分低減手段に、ノイズ低減処理パラメータ取得部28が上記パラメータ取得手段に、成分合成処理部30が上記成分合成手段に、それぞれ対応する。
この(1)に記載の画像処理装置によれば、成分分離により得られた、緩やかに変動する成分とエッジ成分を含む第1成分から抽出されたエッジ情報に基づいて、ノイズ低減処理が行われるため、エッジ成分が保存された、高画質なノイズ低減処理を提供する。よって、画質を劣化させることなく、画像に含まれるノイズ(変動成分)を低減可能な画像処理装置を提供することができる。
上記パラメータ取得手段は、上記第1成分のエッジ情報に基づき、上記フィルタリング手段の係数を変更することを特徴とする(1)に記載の画像処理装置。
この(2)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第1乃至第6実施形態が対応する。それらの実施形態において、方向性フィルタリング処理部50、等方性フィルタリング処理部52、フィルタリング処理部86が上記フィルタリング手段に対応する。
この(2)に記載の画像処理装置によれば、エッジ成分の強度に応じて、エッジ成分を保存しつつノイズ(変動成分)を低減した信号が得られる。
この(3)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第1乃至第6実施形態が対応する。それらの実施形態において、方向性フィルタリング処理部50が上記方向性フィルタリング手段に対応する。
この(3)に記載の画像処理装置によれば、エッジ成分の強度に応じて、エッジ方向に沿ってフィルタ処理され、エッジ成分を保存しつつノイズ(変動成分)を低減した信号が得られる。
上記パラメータ取得手段は、上記第1成分のエッジ情報と第2成分のエッジ情報とに基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得することを特徴とする(1)乃至(3)の何れかに記載の画像処理装置。
この(4)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第4及び第5実施形態が対応する。それらの実施形態において、第2成分エッジ情報取得部68、ノイズ/テクスチャ判別部74が上記第2エッジ情報取得手段に対応する。
この(4)に記載の画像処理装置によれば、第2成分に含まれるテクスチャ成分に起因するエッジ情報も考慮してノイズ低減処理パラメータを生成することによって、より高精度なノイズ低減処理が行われる。
この(5)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第4及び第5実施形態が対応する。
この(5)に記載の画像処理装置によれば、ノイズ低減処理パラメータと同様に、第1成分のエッジ情報と第2成分のエッジ情報とを考慮して混合係数を生成することによって、第1成分と変動成分が低減された他の成分とを最適に合成できる。
この(6)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第1乃至第3実施形態が対応する。
この(6)に記載の画像処理装置によれば、ノイズの影響を受けていない第1成分の強度に応じて、第1成分と変動成分が低減された他の成分とを合成できる。
上記成分合成手段は、上記エッジ情報取得手段で取得した上記第1成分のエッジ情報と上記第2エッジ情報取得手段で取得した上記第2成分のエッジ情報とに基づいて定まる混合係数を用いて合成を行うことを特徴とする(1)乃至(3)の何れかに記載の画像処理装置。
この(7)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第4及び第5実施形態が対応する。それらの実施形態において、第2成分エッジ情報取得部68、ノイズ/テクスチャ判別部74が上記第2エッジ情報取得手段に対応する。
この(7)に記載の画像処理装置によれば、第2成分に含まれるテクスチャ成分に起因するエッジ情報も考慮して、第1成分と変動成分が低減された他の成分とを合成することで、最適な合成が行える。
上記エッジ情報取得手段は、上記第1成分の各色信号のエッジ情報を取得し、
上記変動成分低減手段は、少なくとも上記第2成分の各色信号の変動成分低減を行い、
上記パラメータ取得手段は、上記各色信号のエッジ情報に基づき、少なくとも上記第2成分の各色信号に対応する上記変動成分低減手段のパラメータを取得することを特徴とする(1)乃至(4)の何れかに記載の画像処理装置。
この(8)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第2実施形態が対応する。
この(8)に記載の画像処理装置によれば、成分分離により得られた、緩やかに変動する成分とエッジ成分を含む第1成分から抽出された各色信号のエッジ情報に基づいて、色信号毎にノイズ低減処理が行われるため、色信号毎にエッジ成分が保存された、高画質なノイズ低減処理を提供することができる。
上記エッジ情報取得手段は、上記第1成分の各色信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段を備え、上記輝度信号のエッジ情報を取得し、
上記パラメータ取得手段は、上記輝度信号のエッジ情報を用いて、少なくとも上記第2成分の各色信号に対応する上記変動成分低減手段のパラメータを取得することを特徴とする(1)乃至(4)の何れかに記載の画像処理装置。
この(9)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第3実施形態が対応する。その実施形態において、第1成分輝度生成部64が上記輝度信号生成手段に対応する。
この(9)に記載の画像処理装置によれば、視覚の特性上画質に及ぼす影響が大きい輝度成分に含まれるエッジ情報に基づいて、ノイズ低減処理が行われるため、高画質なノイズ低減処理を提供することができる。
上記エッジ情報取得手段は、上記第1成分のエッジ情報を、上記第1成分の輝度レベル情報に基づいて取得し、
上記パラメータ取得手段は、上記第1成分の輝度レベル情報で取得した輝度情報に基づきパラメータを取得し、
上記変動成分低減手段は、上記第2成分の輝度レベルに対して、変動成分低減を行うことを特徴とする(1)乃至(4)の何れかに記載の画像処理装置。
この(10)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第1、第4、第5及び第6実施形態が対応する。
この(10)に記載の画像処理装置によれば、視覚の特性上画質に及ぼす影響が大きい輝度情報に基づいて、ノイズ低減処理が行われるため、高画質なノイズ低減処理を提供することができる。
この(11)に記載の画像処理装置に関する実施形態は、第1乃至第6実施形態が対応する。
この(11)に記載の画像処理装置によれば、分離及び合成が容易に行える。
上記画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段と、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段と、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段と、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
この(12)に記載の撮像装置に関する実施形態は、第1乃至第6実施形態が対応する。それらの実施形態において、レンズ10、固体撮像素子12、撮像信号処理部14、A/D変換部16、デジタル信号処理部18が上記撮像手段に、成分分離部22が上記成分分離手段に、エッジ情報取得部26が上記エッジ情報取得手段に、ノイズ低減処理部24が上記変動成分低減手段に、ノイズ低減処理パラメータ取得部28が上記パラメータ取得手段に、成分合成処理部30が上記成分合成手段に、それぞれ対応する。
この(12)に記載の撮像装置によれば、成分分離により得られた、緩やかに変動する成分とエッジ成分を含む第1成分から抽出されたエッジ情報に基づいて、ノイズ低減処理が行われるため、エッジ成分が保存された、高画質なノイズ低減処理を提供する。よって、画質を劣化させることなく、画像に含まれるノイズ(変動成分)を低減可能な撮像装置を提供することができる。
原画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記原画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
この(13)に記載の画像処理プログラムに関する実施形態は、第1乃至第6実施形態が対応する。
この(13)に記載の画像処理プログラムによれば、成分分離により得られた、緩やかに変動する成分とエッジ成分を含む第1成分から抽出されたエッジ情報に基づいて、ノイズ低減処理が行われるため、エッジ成分が保存された、高画質なノイズ低減処理を提供する。よって、画質を劣化させることなく、画像に含まれるノイズ(変動成分)を低減可能な画像処理装置をコンピュータによって実現する画像処理プログラム提供することができる。
Claims (13)
- 原画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記原画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段と、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段と、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段と、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。 - 上記変動成分低減手段は、フィルタリング手段を含み、
上記パラメータ取得手段は、上記第1成分のエッジ情報に基づき、上記フィルタリング手段の係数を変更することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 上記フィルタリング手段は、方向性フィルタリング手段を含み、上記第1成分のエッジ情報に基づき、エッジ方向に沿った方向に平滑化することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 上記エッジ情報取得手段は、少なくとも上記第2成分のエッジ情報を得る第2エッジ情報取得手段を更に含み、
上記パラメータ取得手段は、上記第1成分のエッジ情報と第2成分のエッジ情報とに基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の画像処理装置。 - 上記成分合成手段は、上記エッジ情報取得手段で取得した上記第1成分のエッジ情報と上記第2エッジ情報取得手段で取得した上記第2成分のエッジ情報とに基づいて定まる混合係数を用いて合成を行うことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 上記成分合成手段は、上記エッジ情報取得手段で取得した上記第1成分のエッジ情報に基づいて定まる混合係数を用いて合成を行うことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画像処理装置。
- 上記エッジ情報取得手段は、少なくとも上記第2成分のエッジ情報を得る第2エッジ情報取得手段を更に含み、
上記成分合成手段は、上記エッジ情報取得手段で取得した上記第1成分のエッジ情報と上記第2エッジ情報取得手段で取得した上記第2成分のエッジ情報とに基づいて定まる混合係数を用いて合成を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の画像処理装置。 - 上記原画像信号は、複数の色信号から構成され、
上記エッジ情報取得手段は、上記第1成分の各色信号のエッジ情報を取得し、
上記変動成分低減手段は、少なくとも上記第2成分の各色信号の変動成分低減を行い、
上記パラメータ取得手段は、上記各色信号のエッジ情報に基づき、少なくとも上記第2成分の各色信号に対応する上記変動成分低減手段のパラメータを取得することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画像処理装置。 - 上記原画像信号は、複数の色信号から構成され、
上記エッジ情報取得手段は、上記第1成分の各色信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段を備え、上記輝度信号のエッジ情報を取得し、
上記パラメータ取得手段は、上記輝度信号のエッジ情報を用いて、少なくとも上記第2成分の各色信号に対応する上記変動成分低減手段のパラメータを取得することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画像処理装置。 - 上記原画像信号は、モノクロ信号であり、
上記エッジ情報取得手段は、上記第1成分のエッジ情報を、上記第1成分の輝度レベル情報に基づいて取得し、
上記パラメータ取得手段は、上記第1成分の輝度レベル情報で取得した輝度情報に基づきパラメータを取得し、
上記変動成分低減手段は、上記第2成分の輝度レベルに対して、変動成分低減を行うことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画像処理装置。 - 上記成分分離手段は、上記原画像信号を上記第1成分と上記第2成分に加算型分離することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の画像処理装置。
- 光学像を画像信号に変換する撮像手段と、
上記画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段と、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段と、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段と、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段と、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。 - コンピュータを、
原画像信号を、骨格成分である第1成分と、上記原画像信号に対する上記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段、
上記複数の成分のうち、上記第1成分のエッジ情報を得るエッジ情報取得手段、
上記複数の成分のうち、少なくとも上記第2成分の変動成分を低減する変動成分低減手段、
上記エッジ情報取得手段によって得られた上記エッジ情報報に基づき、上記変動成分低減手段のパラメータを取得するパラメータ取得手段、
上記第1成分と、上記変動成分低減手段により変動成分が低減された、上記第1成分以外の成分とを合成する成分合成手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
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