JP2009076973A - ノイズ除去装置及びノイズ除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エッジ情報を利用してモスキートノイズを有効に除去するノイズ除去装置及びノイズ除去方法を提供する。
【解決手段】入力される画像信号からエッジ検出部20はエッジ情報を検出する。このエッジ情報からエッジを含む有効領域か否かの判定と量子化とが行われ、これらの結果が平坦部領域の判定の結果と共に、補正量制御部70に出力される。補正量制御部70は、これらの出力に基づいて、モスキートノイズとして除去すべきノイズ除去補正量を決定する補正量制御信号72aを生成し、抽出されたノイズ成分抽出信号43aにこの補正量制御信号72aを乗算する等して生成された信号を除去すべきノイズ成分信号45aとして、画像信号10から減算する。
【選択図】図1
【解決手段】入力される画像信号からエッジ検出部20はエッジ情報を検出する。このエッジ情報からエッジを含む有効領域か否かの判定と量子化とが行われ、これらの結果が平坦部領域の判定の結果と共に、補正量制御部70に出力される。補正量制御部70は、これらの出力に基づいて、モスキートノイズとして除去すべきノイズ除去補正量を決定する補正量制御信号72aを生成し、抽出されたノイズ成分抽出信号43aにこの補正量制御信号72aを乗算する等して生成された信号を除去すべきノイズ成分信号45aとして、画像信号10から減算する。
【選択図】図1
Description
本発明は、モスキートノイズ等を除去するためのノイズ除去装置及びノイズ除去方法に関する。
従来から画像信号或いは映像信号に含まれるノイズ成分の除去を行うノイズ除去装置が種々提案されている。
例えば特許文献1においては、入力信号を選択器に入力させると共に、複数のローパスフィルタを通して選択器に入力させ、さらに入力信号の信号レベルを信号レベル検出回路及び判定回路を通して検出結果により、選択器によるローパスフィルタの選択を制御する構成のノイズ除去装置が開示されている。
また、この特許文献1に開示された構成のノイズ除去装置に類似した従来のノイズ除去装置として図11に示すものがある。
図11に示すノイズ除去装置49は、入力端子から入力される入力画像に対応する画像信号10は、ノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出部41に入力される。
例えば特許文献1においては、入力信号を選択器に入力させると共に、複数のローパスフィルタを通して選択器に入力させ、さらに入力信号の信号レベルを信号レベル検出回路及び判定回路を通して検出結果により、選択器によるローパスフィルタの選択を制御する構成のノイズ除去装置が開示されている。
また、この特許文献1に開示された構成のノイズ除去装置に類似した従来のノイズ除去装置として図11に示すものがある。
図11に示すノイズ除去装置49は、入力端子から入力される入力画像に対応する画像信号10は、ノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出部41に入力される。
ノイズ成分抽出部41は、周波数成分抽出部42と、ノイズ判定部43とより構成される。
入力された画像信号10は、高周波成分を抽出するハイパスフィルタ(HPFと略記)421と、入力される画像信号10における所定の帯域成分のみを抜き出すバンドパスフィルタ(BPFと略記)422に入力される。HPF421とBPF422により、画像信号10の特定の周波数成分となるHPF出力信号421aと、BPF出力信号422aがそれぞれ抽出され、ノイズ判定部43に入力される。
ノイズ判定部43は、HPF用ノイズ判定部431と、BPF用ノイズ判定部432と、加算器433とにより構成される。
入力された画像信号10は、高周波成分を抽出するハイパスフィルタ(HPFと略記)421と、入力される画像信号10における所定の帯域成分のみを抜き出すバンドパスフィルタ(BPFと略記)422に入力される。HPF421とBPF422により、画像信号10の特定の周波数成分となるHPF出力信号421aと、BPF出力信号422aがそれぞれ抽出され、ノイズ判定部43に入力される。
ノイズ判定部43は、HPF用ノイズ判定部431と、BPF用ノイズ判定部432と、加算器433とにより構成される。
このノイズ判定部43は、周波数成分抽出部42で抽出した特定の周波数成分(つまりHPF出力信号421aと、BPF出力信号422a)を図12のように小振幅の成分のみをノイズと判定して、この小振幅の成分のみをノイズ判定部43から出力する。
HPF用ノイズ判定部431とBPF用ノイズ判定部432によりノイズと判定されたHPF用ノイズ判定部出力信号431aとBPF用ノイズ判定出力信号432aとは加算器433に出力される。
この加算器433は、両ノイズ判定部出力信号431a,432aを加算して、ノイズ成分抽出信号43aとして、ノイズ成分抽出部41から補正量調整部を構成する乗算器46に出力する。
補正量調整部を構成する乗算器46は、係数γによってノイズ成分抽出信号43aを調整したノイズ成分信号46aを生成し、このノイズ成分信号46aは、減算器47へ出力される。
減算器47は、入力された画像信号10から調整されたノイズ成分信号46aを減算し、ノイズが押さえられた画像信号47aを生成する。
HPF用ノイズ判定部431とBPF用ノイズ判定部432によりノイズと判定されたHPF用ノイズ判定部出力信号431aとBPF用ノイズ判定出力信号432aとは加算器433に出力される。
この加算器433は、両ノイズ判定部出力信号431a,432aを加算して、ノイズ成分抽出信号43aとして、ノイズ成分抽出部41から補正量調整部を構成する乗算器46に出力する。
補正量調整部を構成する乗算器46は、係数γによってノイズ成分抽出信号43aを調整したノイズ成分信号46aを生成し、このノイズ成分信号46aは、減算器47へ出力される。
減算器47は、入力された画像信号10から調整されたノイズ成分信号46aを減算し、ノイズが押さえられた画像信号47aを生成する。
この方法は、画像のノイズ成分が、高域成分つまりHPF421とBPF422で抽出した微小振幅成分に多く含まれていることが知られている事を上手く用いた方法である。 従来の画像信号(アナログ放送で送られてきた画像信号・VTR等に記録された画像を再生した映像信号等)においては、上記のノイズ除去装置49で有効に除去できる。
しかし、衛星放送(BS)・地上波・CSで行われているデジタル放送で発生するモスキートノイズ除去に関しては、上記のノイズ除去装置49により除去するのが難しい。これは、モスキートノイズ成分がアナログの従来画像のノイズ成分と異なる事による。
モスキートノイズ成分は、エッジ付近に発生し易く、振幅的には、従来のノイズ判定部43で判定された小振幅より大きな値を有する事が多く、MPEGの圧縮率によって発生する周波数領域が変化する。
しかし、衛星放送(BS)・地上波・CSで行われているデジタル放送で発生するモスキートノイズ除去に関しては、上記のノイズ除去装置49により除去するのが難しい。これは、モスキートノイズ成分がアナログの従来画像のノイズ成分と異なる事による。
モスキートノイズ成分は、エッジ付近に発生し易く、振幅的には、従来のノイズ判定部43で判定された小振幅より大きな値を有する事が多く、MPEGの圧縮率によって発生する周波数領域が変化する。
つまり、従来のノイズ除去方法でモスキートノイズ除去を行うと、ノイズ判定部43での判定レベルを上げる事により対応した場合、ノイズでない信号成分も除去してしまう事になり、逆に画像劣化を発生させてしまう場合があり得る。
上記のようにモスキートノイズは、画像のエッジ部分に発生し易いため、エッジ情報を利用していない従来のノイズ除去方法では、有効に除去し難い。
また、特許文献1の従来例においても、入力される画像信号の信号レベルに応じて、ローパスフィルタを切り替える構成のため、有効にモスキートノイズを除去することが困難になる。
特開平7−111605号公報
上記のようにモスキートノイズは、画像のエッジ部分に発生し易いため、エッジ情報を利用していない従来のノイズ除去方法では、有効に除去し難い。
また、特許文献1の従来例においても、入力される画像信号の信号レベルに応じて、ローパスフィルタを切り替える構成のため、有効にモスキートノイズを除去することが困難になる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、エッジ情報を利用してモスキートノイズを有効に除去するノイズ除去装置及びノイズ除去方法を提供することを目的とする。
本発明の一形態に係るノイズ除去装置は、入力される画像信号からエッジ情報を検出するエッジ検出手段と、前記エッジ情報を振幅レベルに応じて量子化する量子化手段と、前記エッジ情報からエッジ情報を含む領域を判定する領域判定手段と、前記領域判定手段の判定結果と前記量子化手段の出力結果に基づき、ノイズ除去補正量を決定する補正量制御信号を生成する補正量制御手段と、前記補正量制御信号を適用して前記画像信号からノイズ除去を行うノイズ除去手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の一形態に係るノイズ除去方法は、入力される画像信号からエッジ情報を検出するエッジ検出ステップと、前記エッジ情報を振幅レベルに応じて量子化する量子化ステップと、前記エッジ情報からエッジ情報を含む領域を判定する領域判定ステップと、前記領域判定ステップの検出結果、前記量子化ステップの出力結果に基づき、ノイズ除去補正量制御を決定する補正量制御ステップと、前記補正量制御信号を適用して前記画像信号からノイズ除去を行うノイズ除去ステップと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、エッジ情報を利用してモスキートノイズを有効に除去する。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るノイズ除去装置1の構成を示す。
このノイズ除去装置1は、入力端子から入力される入力画像に対応する画像信号10からモスキートノイズが発生し易い領域となるエッジ情報を検出するエッジ検出部20と、この画像信号10から平坦部領域を検出する平坦部領域検出部30と、この画像信号10からノイズ若しくはノイズ成分を除去するノイズ除去部40とを有する。
また、このノイズ除去装置1は、エッジ検出部20で検出されたエッジ情報としてのエッジ信号20aを、振幅レベルに応じて量子化する量子化部50と、前記エッジ情報のレベルからエッジ情報を含む領域(有効領域という)か否かを判定する有効領域判定部60と、平坦部領域検出部30の検出結果と、量子化部50の出力結果と、有効領域判定部60の判定結果とに基づき、ノイズ除去部40でノイズ除去する際の補正量制御量を決定する補正量制御信号72aを生成する補正量制御部70とを有する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るノイズ除去装置1の構成を示す。
このノイズ除去装置1は、入力端子から入力される入力画像に対応する画像信号10からモスキートノイズが発生し易い領域となるエッジ情報を検出するエッジ検出部20と、この画像信号10から平坦部領域を検出する平坦部領域検出部30と、この画像信号10からノイズ若しくはノイズ成分を除去するノイズ除去部40とを有する。
また、このノイズ除去装置1は、エッジ検出部20で検出されたエッジ情報としてのエッジ信号20aを、振幅レベルに応じて量子化する量子化部50と、前記エッジ情報のレベルからエッジ情報を含む領域(有効領域という)か否かを判定する有効領域判定部60と、平坦部領域検出部30の検出結果と、量子化部50の出力結果と、有効領域判定部60の判定結果とに基づき、ノイズ除去部40でノイズ除去する際の補正量制御量を決定する補正量制御信号72aを生成する補正量制御部70とを有する。
また、ノイズ除去部40は、上述したノイズ成分を抽出するノイズ成分抽出部41と、このノイズ成分抽出部41により抽出されたノイズ成分抽出信号43aに対して補正量制御部70の出力結果を用いて、ノイズ除去量を調整する補正量調整部45を備える。
そして、ノイズ除去部40は、この補正量調整部45の出力信号を、本来の信号におけるノイズ若しくはノイズ成分を表すノイズ成分信号45aと見なして、画像信号10から減算して、ノイズ除去した出力画像に対応する画像信号90として出力する。
本実施形態のノイズ除去装置1は、基本的には図11のノイズ除去装置49における係数γの代わりに、エッジ情報に基づきエッジ信号の周辺のモスキートノイズが発生し易い領域においてノイズ除去する補正量が大きくなる補正量制御信号72aを生成する。これにより、エッジにはノイズ除去を行わないで、信号の鮮鋭度を保ちつつ、その周辺に発生し易いモスキートノイズを有効に除去する。
そして、ノイズ除去部40は、この補正量調整部45の出力信号を、本来の信号におけるノイズ若しくはノイズ成分を表すノイズ成分信号45aと見なして、画像信号10から減算して、ノイズ除去した出力画像に対応する画像信号90として出力する。
本実施形態のノイズ除去装置1は、基本的には図11のノイズ除去装置49における係数γの代わりに、エッジ情報に基づきエッジ信号の周辺のモスキートノイズが発生し易い領域においてノイズ除去する補正量が大きくなる補正量制御信号72aを生成する。これにより、エッジにはノイズ除去を行わないで、信号の鮮鋭度を保ちつつ、その周辺に発生し易いモスキートノイズを有効に除去する。
このような補正量制御信号72aを生成する構成及びその他の構成をより詳細に説明する。
入力される画像信号10は、エッジ検出部20においてエッジ(輪郭など)と呼ばれる物体の外縁をあらわす線、または画像を特徴づける線要素が抽出される。この場合、エッジは、画像の濃度や色に急な変化がある場所に存在する。
また、このエッジは、画素値が急激に変化する部分で、画素値の変化分を取り出す微分演算がエッジ検出に利用される。一般に微分には1次微分と2次微分がある。1次微分として隣り合う画素の差分、sobel、robertsオペレータや2次微分としてlaplacianオペレータなどによるエッジ検出が用いられる。
例えば、1次微分の例として、fx方向(水平方向)及びfy方向(垂直方向)にそれぞれ演算を行い、それぞれ絶対値を取った後に総和を求める方法や、fx方向とfy方向の二乗和の平方根を求める方法がある。
入力される画像信号10は、エッジ検出部20においてエッジ(輪郭など)と呼ばれる物体の外縁をあらわす線、または画像を特徴づける線要素が抽出される。この場合、エッジは、画像の濃度や色に急な変化がある場所に存在する。
また、このエッジは、画素値が急激に変化する部分で、画素値の変化分を取り出す微分演算がエッジ検出に利用される。一般に微分には1次微分と2次微分がある。1次微分として隣り合う画素の差分、sobel、robertsオペレータや2次微分としてlaplacianオペレータなどによるエッジ検出が用いられる。
例えば、1次微分の例として、fx方向(水平方向)及びfy方向(垂直方向)にそれぞれ演算を行い、それぞれ絶対値を取った後に総和を求める方法や、fx方向とfy方向の二乗和の平方根を求める方法がある。
エッジ検出部20は、エッジ検出結果、つまりエッジ情報に対応するエッジ信号20aを量子化部50及び有効領域判定部60に出力する。
量子化部50は、エッジ信号20aを量子化することにより、その振幅の大きさに場合分けする。
この量子化部50は、エッジ検出量子化部51と、最大値検出部52とにより構成される。エッジ検出量子化部51は、入力されたエッジ信号20aを、このエッジ信号20aの振幅レベルに応じて例えば4段階(2ビット)に場合分けし、2ビットの出力信号51aを最大値検出部52へ出力する。
本実施形態では、入力レベル0〜8、8〜16、16〜32、32以上の4領域に分け、2ビットの内訳は、振幅レベルの低い順に例えば00、01、10、11に分けるようにしている。
量子化部50は、エッジ信号20aを量子化することにより、その振幅の大きさに場合分けする。
この量子化部50は、エッジ検出量子化部51と、最大値検出部52とにより構成される。エッジ検出量子化部51は、入力されたエッジ信号20aを、このエッジ信号20aの振幅レベルに応じて例えば4段階(2ビット)に場合分けし、2ビットの出力信号51aを最大値検出部52へ出力する。
本実施形態では、入力レベル0〜8、8〜16、16〜32、32以上の4領域に分け、2ビットの内訳は、振幅レベルの低い順に例えば00、01、10、11に分けるようにしている。
このように複数段階に多ビット化することにより、ノイズ除去レベルを多段階で詳細に制御する事ができようになる。換言すると、エッジを含み、画像の鮮鋭度を決定する信号成分を保持する制御が可能になる。なお、4段階(2ビット)の場合分けに限定されるものでない。
最大値検出部52では、エッジ検出量子化部51の出力信号51aを用いて、この出力信号51aを含む周辺となる所定の範囲内の最大値を検出する。最大値検出部52を備えることにより、例えばエッジが急激に変化している領域にノイズ除去処理を行わず、エッジ情報を損なわず、画像の鮮鋭度を維持できる。図2は、最大値検出部52の構成例を示す。
本実施形態における最大値検出部52は、所定の範囲として、例えば図2に示すように水平方向の3サンプルとなる3画素間での最大値検出を行う。具体的には、エッジ検出量子化部51の出力信号51aは、最大値検出を行う最大値検出回路53に入力されると共に、第1のフリップフロップ(以下、FFと略記)54を経て、1画素分遅延された信号54aとして最大値検出回路53に入力される。
また、この遅延された信号54aは、第2のFF55によりさらに1画素分遅延された信号55aとして最大値検出回路53に入力される。
本実施形態における最大値検出部52は、所定の範囲として、例えば図2に示すように水平方向の3サンプルとなる3画素間での最大値検出を行う。具体的には、エッジ検出量子化部51の出力信号51aは、最大値検出を行う最大値検出回路53に入力されると共に、第1のフリップフロップ(以下、FFと略記)54を経て、1画素分遅延された信号54aとして最大値検出回路53に入力される。
また、この遅延された信号54aは、第2のFF55によりさらに1画素分遅延された信号55aとして最大値検出回路53に入力される。
そして、最大値検出回路53は、3画素における最大値を検出し、検出した最大値を最大値検出部52の出力信号52aを量子化部50の出力結果として補正量制御部70に出力する。
そして、補正量制御部70は、量子化部50の出力信号52aに対して、振幅が大きくないものは、モスキートノイズとして除去する重み付けを大きくする。換言すると、その振幅が十分に大きいものは、本来の信号と見なしてノイズ除去する重み付けを小さくし、画像信号10におけるエッジ信号による鮮鋭度を保つことができるようにする。
なお、図2においては所定の範囲として、水平方向に設定した場合で説明したが、水平方向に限定されるものではない。また、3画素の場合で説明したが、3画素の場合に限定されるものでない。
そして、補正量制御部70は、量子化部50の出力信号52aに対して、振幅が大きくないものは、モスキートノイズとして除去する重み付けを大きくする。換言すると、その振幅が十分に大きいものは、本来の信号と見なしてノイズ除去する重み付けを小さくし、画像信号10におけるエッジ信号による鮮鋭度を保つことができるようにする。
なお、図2においては所定の範囲として、水平方向に設定した場合で説明したが、水平方向に限定されるものではない。また、3画素の場合で説明したが、3画素の場合に限定されるものでない。
また最大値検出回路53ではなく、注目画素とその周辺となる所定の範囲内と比較し、注目画素のエッジ領域より周辺となる所定の範囲内に注目画素のエッジ領域よりも大きい値があれば、1段階ゲイン量を下げる処理を行うことも可能である。例えば、水平3サンプルの範囲で見た場合、注目画素のエッジ領域が01、周辺画素のエッジ領域が01、11の場合、このエッジ領域は10を出力する。この方法を用いることで、最大値検出した場合よりも、エッジ周辺のノイズ除去効果が上がる。
一方、図1の有効領域判定部60は、有効領域検出部61と領域拡げ部62とにより構成される。
有効領域検出部61は、エッジ信号20aを、ある閾値Vaと比較し、
エッジ信号≧Va 有効領域検出結果=”1”
エッジ信号<Va 有効領域検出結果=”0”
として有効領域の判定を行う。従って、この有効領域検出部61は、エッジ信号20aがある閾値Va以上であると、エッジ情報を含む有効領域として検出する。本実施形態では閾値Vaの具体例として例えば46としている。
有効領域検出部61の検出結果としての有効領域検出結果61aは、領域拡げ部62に入力される。
有効領域検出部61は、エッジ信号20aを、ある閾値Vaと比較し、
エッジ信号≧Va 有効領域検出結果=”1”
エッジ信号<Va 有効領域検出結果=”0”
として有効領域の判定を行う。従って、この有効領域検出部61は、エッジ信号20aがある閾値Va以上であると、エッジ情報を含む有効領域として検出する。本実施形態では閾値Vaの具体例として例えば46としている。
有効領域検出部61の検出結果としての有効領域検出結果61aは、領域拡げ部62に入力される。
領域拡げ部62は、一種の最大値検出部であり、例えば最大16x16(つまり水平16サンプルx垂直16ライン)の範囲内の最大値検出を行い、設定された範囲内に強エッジが存在するか否かを判定する。
領域拡げ部62を設けることにより、モスキートノイズが発生し易いエッジの周辺部のみでノイズ除去を行うことができる。
この領域拡げ部62の判定結果62aは、有効領域判定部60の有効領域か否かの(判定結果としての)有効領域判定結果として、補正量制御部70に出力される。なお、この領域拡げ部62の判定結果62aは、具体例では1ビットの信号である。
上記のようにエッジ検出部20によるエッジ信号20aに対して、量子化部50の出力信号52aと、エッジ情報を含むか否かの有効領域検出及び領域拡げとを行う有効領域判定部60の判定結果62aとを用いて、補正量制御部70はノイズ除去を行う際の補正量を決定する補正量制御信号72aを生成する。
領域拡げ部62を設けることにより、モスキートノイズが発生し易いエッジの周辺部のみでノイズ除去を行うことができる。
この領域拡げ部62の判定結果62aは、有効領域判定部60の有効領域か否かの(判定結果としての)有効領域判定結果として、補正量制御部70に出力される。なお、この領域拡げ部62の判定結果62aは、具体例では1ビットの信号である。
上記のようにエッジ検出部20によるエッジ信号20aに対して、量子化部50の出力信号52aと、エッジ情報を含むか否かの有効領域検出及び領域拡げとを行う有効領域判定部60の判定結果62aとを用いて、補正量制御部70はノイズ除去を行う際の補正量を決定する補正量制御信号72aを生成する。
この場合においても、上記のようにエッジ情報に基づいてモスキートノイズが発生し易い有効領域か否かを検出すると共に、エッジ信号20aを量子化して、大きな振幅を有する部分に対しては(本来の信号成分を多く含むと見なして)ノイズ除去する際の重み付けを小さくするような補正を行うようにして、補正量制御信号72aを生成する。
従って、本来の信号におけるエッジ信号20aによる鮮鋭度を保ちつつ、その周辺に発生するモスキートノイズを有効に除去する補正量制御信号72aを生成することができる。
本実施形態においては、さらに平坦部領域検出部30を設け、補正量制御部70は、さらにこの平坦部領域検出部30の検出結果の情報も用いて、ノイズ除去を行う際の補正量制御信号72aを生成する。
従って、本来の信号におけるエッジ信号20aによる鮮鋭度を保ちつつ、その周辺に発生するモスキートノイズを有効に除去する補正量制御信号72aを生成することができる。
本実施形態においては、さらに平坦部領域検出部30を設け、補正量制御部70は、さらにこの平坦部領域検出部30の検出結果の情報も用いて、ノイズ除去を行う際の補正量制御信号72aを生成する。
この平坦部領域検出部30は、画像信号10から所定の領域(範囲)の画像から平坦部であるか否かを判定し、補正量制御部70は、その判定結果によりエッジから離れた平坦部に現れるノイズを低減する補正量制御信号72aを生成する。
より具体的には、量子化部50及び有効領域判定部60は、エッジ情報に基づいてエッジ信号20aの周辺に発生するモスキートノイズを除去するものである。このエッジ信号20aの周辺の領域からさらに離れた平坦な領域にも、MPEG処理されたような画像の場合には、ノイズが混入してしまう場合があり、この場合にはそのノイズが平坦部のために、視覚上目立つ。
このため、本実施形態においては以下のように平坦部を検出する。そして、平坦部に発生するノイズを低減する補正量制御信号72aを生成する。
より具体的には、量子化部50及び有効領域判定部60は、エッジ情報に基づいてエッジ信号20aの周辺に発生するモスキートノイズを除去するものである。このエッジ信号20aの周辺の領域からさらに離れた平坦な領域にも、MPEG処理されたような画像の場合には、ノイズが混入してしまう場合があり、この場合にはそのノイズが平坦部のために、視覚上目立つ。
このため、本実施形態においては以下のように平坦部を検出する。そして、平坦部に発生するノイズを低減する補正量制御信号72aを生成する。
次にこの平坦部領域検出部30を説明する。
平坦部領域検出部30は、入力される画像信号10の平均値を算出する平均値算出部31と、画像信号10からこの平均値を減算する減算器32と、この減算器32による減算結果の差分値32aを閾値と比較する第1の比較器33とを有する。
また、この平坦部領域検出部30は、さらに注目画素の平均値31aと周辺画素の平均値との差分値を所定の閾値と比較し、その範囲内の数を求める注目画素の平均値と周辺画素の平均値との差の個数算出部(以下では単に個数算出部とも言う)34と、この個数算出部から出力される個数算出結果34aを比較する第2の比較器35と、両比較器33、35の比較結果33a、35aから平坦部領域であるか否かの判定を行う平坦部判定部36とを有する。
入力された画像信号10は、平坦部領域検出部30を構成する平均値算出部31に入力される。
平坦部領域検出部30は、入力される画像信号10の平均値を算出する平均値算出部31と、画像信号10からこの平均値を減算する減算器32と、この減算器32による減算結果の差分値32aを閾値と比較する第1の比較器33とを有する。
また、この平坦部領域検出部30は、さらに注目画素の平均値31aと周辺画素の平均値との差分値を所定の閾値と比較し、その範囲内の数を求める注目画素の平均値と周辺画素の平均値との差の個数算出部(以下では単に個数算出部とも言う)34と、この個数算出部から出力される個数算出結果34aを比較する第2の比較器35と、両比較器33、35の比較結果33a、35aから平坦部領域であるか否かの判定を行う平坦部判定部36とを有する。
入力された画像信号10は、平坦部領域検出部30を構成する平均値算出部31に入力される。
入力された画像信号10は、平均値算出部31によりこの画像信号10とその周辺画素との平均値が算出される。本実施形態では、例えば11x3(水平11サンプルx垂直3ライン)の範囲で平均値を求めている。
平均値算出部31は、その平均値算出結果(以下平均値)31aを減算器32に出力する。減算器32は、入力された画像信号10から平均値31aを減算し、減算結果の絶対値を求め、その絶対値差分信号32aを第1の比較器33に出力する。
第1の比較器33は、入力された絶対値差分値32aと所定の閾値Vbとを比較し、
絶対値差分値>Vb 比較結果=“0”
絶対値差分値≦Vb 比較結果=“1”
とした比較結果33aを出力する。この比較結果33aは、平坦部判定部36に入力される。本実施形態では、閾値Vbの具体例として例えば10としている。また、この注目画素と注目画素の平均値の差を算出する処理は省略することも可能である。
平均値算出部31は、その平均値算出結果(以下平均値)31aを減算器32に出力する。減算器32は、入力された画像信号10から平均値31aを減算し、減算結果の絶対値を求め、その絶対値差分信号32aを第1の比較器33に出力する。
第1の比較器33は、入力された絶対値差分値32aと所定の閾値Vbとを比較し、
絶対値差分値>Vb 比較結果=“0”
絶対値差分値≦Vb 比較結果=“1”
とした比較結果33aを出力する。この比較結果33aは、平坦部判定部36に入力される。本実施形態では、閾値Vbの具体例として例えば10としている。また、この注目画素と注目画素の平均値の差を算出する処理は省略することも可能である。
図3は個数算出部34の具体的な構成例を示す。
図3に示すように個数算出部34は、遅延量を調整する遅延量調整部100と、減算器111〜118と、絶対値を算出する絶対値部(図面中ではabsと略記)121〜128と、個数算出処理部130とにより構成される。
遅延量調整部100は、1水平期間(1Hと略記)遅延する1H遅延部101、102と、1画素遅延部としてのFF103〜108とにより構成される。なお、図3の個数算出部34においては、注目画素の平均値及び周辺画素の平均値サイズとして、3x3(水平3サンプルx垂直3ライン)の場合で示している。
入力された平均値31aは、遅延量調整部100に入力され、この平均値31aは、遅延されることなく減算器111に出力される。
図3に示すように個数算出部34は、遅延量を調整する遅延量調整部100と、減算器111〜118と、絶対値を算出する絶対値部(図面中ではabsと略記)121〜128と、個数算出処理部130とにより構成される。
遅延量調整部100は、1水平期間(1Hと略記)遅延する1H遅延部101、102と、1画素遅延部としてのFF103〜108とにより構成される。なお、図3の個数算出部34においては、注目画素の平均値及び周辺画素の平均値サイズとして、3x3(水平3サンプルx垂直3ライン)の場合で示している。
入力された平均値31aは、遅延量調整部100に入力され、この平均値31aは、遅延されることなく減算器111に出力される。
また、この平均値31aは、FF103に入力され、このFF103により1画素分遅延された信号103aとなり、減算器112に出力される。
また、この信号103aは、FF104に入力され、このFF104により1画素分遅延された信号104aとなり、減算器113に出力される。この場合、信号104aは平均値31aに対しては2画素分遅延した信号となる。
また、平均値31aは、1H遅延部101により1水平期間遅延された信号101aとなり、この信号101aは、遅延量調整部100から減算器114に出力される。
この信号101aは、FF105に入力され、このFF105により1画素分遅延された信号105aとなり、減算器114及び115に出力される。
また、この信号105aは、FF106に入力され、このFF106により1画素分遅延された信号106aとなり、減算器115に出力される。
また、この信号103aは、FF104に入力され、このFF104により1画素分遅延された信号104aとなり、減算器113に出力される。この場合、信号104aは平均値31aに対しては2画素分遅延した信号となる。
また、平均値31aは、1H遅延部101により1水平期間遅延された信号101aとなり、この信号101aは、遅延量調整部100から減算器114に出力される。
この信号101aは、FF105に入力され、このFF105により1画素分遅延された信号105aとなり、減算器114及び115に出力される。
また、この信号105aは、FF106に入力され、このFF106により1画素分遅延された信号106aとなり、減算器115に出力される。
また、平均値31aは、1H遅延部102により1水平期間遅延された信号102aとなり、この信号102aは、遅延量調整部100から減算器116に出力される。
この信号102aは、FF107に入力され、このFF107により1画素分遅延された信号107aとなり、減算器117に出力される。
また、この信号107aは、FF108に入力され、このFF108により1画素分遅延された信号108aとなり、減算器118に出力される。
また、注目画素の平均値31aは、信号105aとなるため、この信号105aは、減算器111〜118に入力され、減算器111〜118は、この信号105aから画像信号10,信号103a、104a、101a、106a、102a、107a、108aをそれぞれ減算して、差信号111a〜118aを生成する。差信号111a〜118aは、絶対値部121〜128にそれぞれ出力される。
この信号102aは、FF107に入力され、このFF107により1画素分遅延された信号107aとなり、減算器117に出力される。
また、この信号107aは、FF108に入力され、このFF108により1画素分遅延された信号108aとなり、減算器118に出力される。
また、注目画素の平均値31aは、信号105aとなるため、この信号105aは、減算器111〜118に入力され、減算器111〜118は、この信号105aから画像信号10,信号103a、104a、101a、106a、102a、107a、108aをそれぞれ減算して、差信号111a〜118aを生成する。差信号111a〜118aは、絶対値部121〜128にそれぞれ出力される。
絶対値部121〜128は、差信号111a〜118aの絶対値を算出し、算出した絶対値信号121a〜128aを個数算出処理部130に出力する。
個数算出処理部130は、所定の閾値Vcと比較して、この閾値Vcを単位として絶対値信号121a〜128aの個数を算出する処理を行い、算出した個数信号130aを第2の比較器35に出力する。
遅延量調整部100は、入力された注目画素の平均値31aを、上述したように所定の遅延量だけ遅延させた位置を注目画素の平均値位置(以下、注目画素の平均値X(i,j))とする信号を生成する。この注目画素の平均値X(i,j)の信号は、図3においては信号105aとなる。
また、遅延量調整部100は、この注目画素の平均値X(i,j)の周辺の周辺画素の平均値信号も生成する。具体的には、注目画素の平均値X(i,j)の信号105aよりも以前の信号を生成すると共に、注目画素の平均値X(i,j)以後の信号も生成する手段である。
個数算出処理部130は、所定の閾値Vcと比較して、この閾値Vcを単位として絶対値信号121a〜128aの個数を算出する処理を行い、算出した個数信号130aを第2の比較器35に出力する。
遅延量調整部100は、入力された注目画素の平均値31aを、上述したように所定の遅延量だけ遅延させた位置を注目画素の平均値位置(以下、注目画素の平均値X(i,j))とする信号を生成する。この注目画素の平均値X(i,j)の信号は、図3においては信号105aとなる。
また、遅延量調整部100は、この注目画素の平均値X(i,j)の周辺の周辺画素の平均値信号も生成する。具体的には、注目画素の平均値X(i,j)の信号105aよりも以前の信号を生成すると共に、注目画素の平均値X(i,j)以後の信号も生成する手段である。
本実施形態では、上述したように水平3サンプルx垂直3ラインの範囲を用いている。図4は、注目画素の平均値X(i,j)とその周辺の周辺画素の平均値位置関係を示すと共に、信号105a等によっても各々の対応を示している。
図3に示すように注目画素の平均値X(i,j)の信号105aは、減算器111〜118に入力され、そして、減算器111〜118により注目画素の平均値X(i,j)の信号105aから周辺画素の平均値X(i+1,j-1),X(i,j-1),X(i-1,j-1),X(i+1,j),X(i-1,j),X(i-1,j+1), X(i,j+1), X(i+1,j+1)の平均値信号100,各信号103a,104a,101a,106a,102a,107a,108aが減算される。
そして注目画素の平均値X(i,j)と周辺画素の平均値との差分値の差信号111a〜118aがそれぞれ絶対値部121〜128に出力される。絶対値部121〜128は、注目画素の平均値と周辺画素の平均値との差分値の絶対値を計算し、次段処理である個数算出処理部130に出力する。
図3に示すように注目画素の平均値X(i,j)の信号105aは、減算器111〜118に入力され、そして、減算器111〜118により注目画素の平均値X(i,j)の信号105aから周辺画素の平均値X(i+1,j-1),X(i,j-1),X(i-1,j-1),X(i+1,j),X(i-1,j),X(i-1,j+1), X(i,j+1), X(i+1,j+1)の平均値信号100,各信号103a,104a,101a,106a,102a,107a,108aが減算される。
そして注目画素の平均値X(i,j)と周辺画素の平均値との差分値の差信号111a〜118aがそれぞれ絶対値部121〜128に出力される。絶対値部121〜128は、注目画素の平均値と周辺画素の平均値との差分値の絶対値を計算し、次段処理である個数算出処理部130に出力する。
個数算出処理部130は、所定の閾値Vcと絶対値信号121a〜128aを比較し、|X(i,j)−X(i-1,j-1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i,j-1)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i+1,j-1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i-1,j)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i+1,j)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i-1,j+1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i,j+1)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i+1,j+1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
とする。
|X(i,j)−X(i,j-1)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i+1,j-1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i-1,j)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i+1,j)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i-1,j+1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i,j+1)| ≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
|X(i,j)−X(i+1,j+1)|≦Vc 出力結果=“1” else 出力結果=“0”
とする。
上記の条件を満たす(出力結果“1”)の個数を求め、個数算出部結果34aとして第2の比較器35に出力する。なお、本実施形態では、閾値Vcを例えば1に設定している。 第2の比較器35は、注目画素の平均値と周辺画素の平均値との個数算出部結果34aとある閾値Vdを比較し、
個数≧Vd 比較結果=“1”
個数<Vd 比較結果=“0”
としている。本実施形態では閾値Vdとして例えば6に設定している。
個数≧Vd 比較結果=“1”
個数<Vd 比較結果=“0”
としている。本実施形態では閾値Vdとして例えば6に設定している。
平坦部判定部36は、入力された第1の比較結果33aと第2の比較結果35aを比較し、
第1の比較結果=“1”& 第2の比較結果=“1”の時 平坦部領域判定結果=“1”
else 平坦部領域判定結果=“0”
と判定する平坦部領域の判定結果36aを出力する。
つまり、平坦部判定部36は、出力結果が“1”の場合、入力される画像信号10が平坦部領域であると判定し、それ以外の場合は絵柄、特徴を持った領域であると判定(平坦部領域でないと判定)する。
補正量制御部70は、判定部71と、重み付けを行う重み付け部72から構成される。この補正量制御部70は、量子化部50の量子化の出力結果としての出力信号52aと、有効領域判定部60の判定結果62aと、平坦部領域検出部30の判定結果36aとを入力信号(情報)とする。
第1の比較結果=“1”& 第2の比較結果=“1”の時 平坦部領域判定結果=“1”
else 平坦部領域判定結果=“0”
と判定する平坦部領域の判定結果36aを出力する。
つまり、平坦部判定部36は、出力結果が“1”の場合、入力される画像信号10が平坦部領域であると判定し、それ以外の場合は絵柄、特徴を持った領域であると判定(平坦部領域でないと判定)する。
補正量制御部70は、判定部71と、重み付けを行う重み付け部72から構成される。この補正量制御部70は、量子化部50の量子化の出力結果としての出力信号52aと、有効領域判定部60の判定結果62aと、平坦部領域検出部30の判定結果36aとを入力信号(情報)とする。
そして、補正量制御部70の判定部71は、有効領域判定部60の判定結果62aによって、量子化部50の出力信号52aの有効/無効を決定し、有効と判定した時のみ量子化部50の出力信号52aを、重み付け部72で重み付けするように重み付け制御する。
この場合には、重み付け部72は、補正量制御信号72aとしての、有効領域用補正量制御信号を出力する。なお、重み付け部72は、例えば乗算器により構成される。
また、この補正量制御部70の判定部71は、有効領域判定部60の判定結果62aで無効と判断された場合でも、平坦部領域検出部30の判定結果36aにより、重み付け部72で重み付けするように重み付け制御する。この場合には、重み付け部72は、補正量制御信号72aとして、平坦部用補正量制御信号を出力する。
この場合には、重み付け部72は、補正量制御信号72aとしての、有効領域用補正量制御信号を出力する。なお、重み付け部72は、例えば乗算器により構成される。
また、この補正量制御部70の判定部71は、有効領域判定部60の判定結果62aで無効と判断された場合でも、平坦部領域検出部30の判定結果36aにより、重み付け部72で重み付けするように重み付け制御する。この場合には、重み付け部72は、補正量制御信号72aとして、平坦部用補正量制御信号を出力する。
例えば、有効領域判定部60の結果が“1”(:強いエッジあり)と判定された場合、判定部71は、量子化部50の出力結果を有効と判定をする。
一方、“0”(:強いエッジなし)と判定された場合、判定部71は、量子化部50の出力結果を無効と判定する。さらに、有効領域判定部60の判定結果62aが無効と判断された場合で、かつ平坦部領域検出部30の判定結果36aが有効と判定された場合、平坦部用補正量制御信号を出力する。
判定部71による判定結果71aは、重み付け部72に入力され、重み付け部72により重み付けされた重み付け信号としての補正量制御信号72aが生成される。この補正量制御信号72aは、ノイズ除去部40における補正量調整部45を構成する乗算器46に出力される。
一方、“0”(:強いエッジなし)と判定された場合、判定部71は、量子化部50の出力結果を無効と判定する。さらに、有効領域判定部60の判定結果62aが無効と判断された場合で、かつ平坦部領域検出部30の判定結果36aが有効と判定された場合、平坦部用補正量制御信号を出力する。
判定部71による判定結果71aは、重み付け部72に入力され、重み付け部72により重み付けされた重み付け信号としての補正量制御信号72aが生成される。この補正量制御信号72aは、ノイズ除去部40における補正量調整部45を構成する乗算器46に出力される。
例えば判定部71により2ビットで得られる判定結果71aを
00 = gain 1(1倍)
01 = gain 3/4(3/4倍)
10 = gain 1/2(1/2倍)
11 = gain 0(0倍)
と解釈し、それらの倍率をβで表し、かつ重み付けのベース(値)をαで表すと、
この重み付け部72では、α×βの演算を行う。なお、α=1とすると判定部71による判定結果71aの倍率βの重みで計算される事になる。
また、このノイズ除去部40は、画像信号10からノイズ成分を抽出するためのノイズ成分抽出部41と、このノイズ成分抽出部41から出力されるノイズ成分抽出信号43aに対して補正量制御部70の補正量制御信号72aにより、ノイズ除去する際の補正量調整を行う補正量調整部45と、画像信号10からこの補正量調整部45の出力信号としてのノイズ成分信号45aを減算する減算器47とを有する。
そして、この減算器47からノイズが除去された画像信号90が出力される。また、ノイズ成分抽出部41は、所定の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部42と、この周波数成分抽出部42の出力信号42aに対してノイズ判定を行うノイズ判定部43とから構成される。
また、このノイズ成分抽出部41を構成する周波数成分抽出部42とノイズ判定部43の構成例として図12の構成を採用することができる。
00 = gain 1(1倍)
01 = gain 3/4(3/4倍)
10 = gain 1/2(1/2倍)
11 = gain 0(0倍)
と解釈し、それらの倍率をβで表し、かつ重み付けのベース(値)をαで表すと、
この重み付け部72では、α×βの演算を行う。なお、α=1とすると判定部71による判定結果71aの倍率βの重みで計算される事になる。
また、このノイズ除去部40は、画像信号10からノイズ成分を抽出するためのノイズ成分抽出部41と、このノイズ成分抽出部41から出力されるノイズ成分抽出信号43aに対して補正量制御部70の補正量制御信号72aにより、ノイズ除去する際の補正量調整を行う補正量調整部45と、画像信号10からこの補正量調整部45の出力信号としてのノイズ成分信号45aを減算する減算器47とを有する。
そして、この減算器47からノイズが除去された画像信号90が出力される。また、ノイズ成分抽出部41は、所定の周波数成分を抽出する周波数成分抽出部42と、この周波数成分抽出部42の出力信号42aに対してノイズ判定を行うノイズ判定部43とから構成される。
また、このノイズ成分抽出部41を構成する周波数成分抽出部42とノイズ判定部43の構成例として図12の構成を採用することができる。
図11に示したノイズ除去装置49に対して、図1に示した本実施形態のノイズ除去装置1は、ノイズ除去部40を構成する補正量調整部45への補正量制御信号72aをエッジ情報等に応じて適切に生成する構成にすることにより、エッジ部分付近に伴って発生し易いモスキートノイズを有効に除去ないしは低減する。
つまり、本実施形態に係るノイズ除去装置1は、図11における係数γに対応する補正量制御信号72aをモスキートノイズが発生し易いエッジ信号の周辺において適切に生成する。そして、画像信号10のエッジ信号20a自体の鮮鋭度を保ちながらモスキートノイズを有効に除去する。
つまり、本実施形態に係るノイズ除去装置1は、図11における係数γに対応する補正量制御信号72aをモスキートノイズが発生し易いエッジ信号の周辺において適切に生成する。そして、画像信号10のエッジ信号20a自体の鮮鋭度を保ちながらモスキートノイズを有効に除去する。
さらにまた、平坦部領域検出部30の検出結果により、平坦部において視覚的に目立つノイズを、モスキートノイズ関連ノイズとして除去する。これにより、エッジ信号20aの周辺のモスキートノイズを除去すると共に、この周辺からさらに離れた平坦部領域において視覚的に目立つノイズも除去できるので、画質の良好なノイズ除去装置を実現することができる。
このような構成のノイズ除去装置1の動作は、図5のようになる。図5はノイズ除去装置1を用いたノイズ除去方法を示す。
入力される画像信号10は、ステップS1に示すようにエッジ検出部20によりエッジ情報(エッジとも言う)に対応するエッジ信号20aが検出される。エッジ検出部20によるエッジ信号20aに対してステップS2に示すように量子化部50を構成する)エッジ検出量子化部51によりエッジ検出量子化が行われる。
このような構成のノイズ除去装置1の動作は、図5のようになる。図5はノイズ除去装置1を用いたノイズ除去方法を示す。
入力される画像信号10は、ステップS1に示すようにエッジ検出部20によりエッジ情報(エッジとも言う)に対応するエッジ信号20aが検出される。エッジ検出部20によるエッジ信号20aに対してステップS2に示すように量子化部50を構成する)エッジ検出量子化部51によりエッジ検出量子化が行われる。
このエッジ検出量子化の後、ステップS3に示すように最大値検出部52により最大値検出の処理が行われる(この最大値検出の処理後の結果を図5中では量子化結果と略記)。
また、エッジ検出部20によるエッジ信号に対してステップS4に示すように有効領域判定部60により有効領域か否かの判定が行われる。この有効領域判定部60による判定結果62aは、(補正量制御部70を構成する)判定部71に出力される。
そして、ステップS5に示すようにこの有効領域判定部60による判定結果62a、つまり有効領域判定結果が、ステップS3で得た量子化結果に対して適用される。この適用の処理が以下のステップS6,S7になる。
具体的にはステップS6に示すように判定部71は、有効領域判定結果が”1”であるか否かを判定する。なお、”1”でない場合には、ステップS11に進む。
また、エッジ検出部20によるエッジ信号に対してステップS4に示すように有効領域判定部60により有効領域か否かの判定が行われる。この有効領域判定部60による判定結果62aは、(補正量制御部70を構成する)判定部71に出力される。
そして、ステップS5に示すようにこの有効領域判定部60による判定結果62a、つまり有効領域判定結果が、ステップS3で得た量子化結果に対して適用される。この適用の処理が以下のステップS6,S7になる。
具体的にはステップS6に示すように判定部71は、有効領域判定結果が”1”であるか否かを判定する。なお、”1”でない場合には、ステップS11に進む。
”1”であると判定した場合には、ステップS7に示すように判定部71は、量子化部50の出力結果、つまり量子化結果を重み付け部72に出力する。
この場合には続くステップS8に示すように重み付け部72は、入力される係数(パラメータ)αに対して量子化結果の値を乗算する等して量子化結果に対応した重み付けを行う。そして、重み付け部72は、重み付けされた補正量制御信号72aを生成する。この補正量制御信号72aは、補正量調整部45に出力される。
従って、有効領域判定結果が”1”の場合には、量子化結果に対応した係数の補正量制御信号72aが生成される。そして、この補正量制御信号72aを用いてステップS9に示すようにノイズ除去部40でノイズ除去が行われる。
この場合には続くステップS8に示すように重み付け部72は、入力される係数(パラメータ)αに対して量子化結果の値を乗算する等して量子化結果に対応した重み付けを行う。そして、重み付け部72は、重み付けされた補正量制御信号72aを生成する。この補正量制御信号72aは、補正量調整部45に出力される。
従って、有効領域判定結果が”1”の場合には、量子化結果に対応した係数の補正量制御信号72aが生成される。そして、この補正量制御信号72aを用いてステップS9に示すようにノイズ除去部40でノイズ除去が行われる。
また、本実施形態においては、さらに平坦部領域検出部30の検出情報を用いて、有効領域判定結果が”1”でない領域に対しても、ノイズ除去を行う平坦部用制御信号を生成する。
このため、上記画像信号10は、ステップS10に示すように平坦部領域検出部30により平坦部領域であるか否かの判定、つまり平坦部領域判定が行われる。この平坦部領域検出部30による平坦部領域判定結果は、(補正量制御部70を構成する)判定部71に出力される。
そして、ステップS11に示すように判定部71は、平坦部領域判定結果を、有効領域判定結果が1でない場合(つまり有効領域判定結果が”0”の場合)に適用する。この適用の処理が以下のステップS12,S13になる。
このため、上記画像信号10は、ステップS10に示すように平坦部領域検出部30により平坦部領域であるか否かの判定、つまり平坦部領域判定が行われる。この平坦部領域検出部30による平坦部領域判定結果は、(補正量制御部70を構成する)判定部71に出力される。
そして、ステップS11に示すように判定部71は、平坦部領域判定結果を、有効領域判定結果が1でない場合(つまり有効領域判定結果が”0”の場合)に適用する。この適用の処理が以下のステップS12,S13になる。
具体的には、ステップS12に示すように判定部71は、平坦部領域判定結果が”1”であるか有るかを判定する。
”1”であると判定した場合には、ステップS13に示すように判定部71は、”1”と判定された平坦部領域に対応した平坦部用制御信号を重み付け部72に出力する。
この場合にはステップS8に示すように重み付け部72は、入力されるパラメータαに対して上記平坦部用制御信号の値を乗算する等して平坦部領域に対応した重み付け係数の補正量制御信号72aを生成する。上記のようにこの補正量制御信号72aは、補正量調整部45に出力される。
従って、有効領域判定結果が”0”の場合においても平坦部領域と判定された領域に対応した係数の補正量制御信号72aが生成される。そして、この補正量制御信号72aを用いてステップS9に示すようにノイズ除去部40でノイズ除去が行われる。
”1”であると判定した場合には、ステップS13に示すように判定部71は、”1”と判定された平坦部領域に対応した平坦部用制御信号を重み付け部72に出力する。
この場合にはステップS8に示すように重み付け部72は、入力されるパラメータαに対して上記平坦部用制御信号の値を乗算する等して平坦部領域に対応した重み付け係数の補正量制御信号72aを生成する。上記のようにこの補正量制御信号72aは、補正量調整部45に出力される。
従って、有効領域判定結果が”0”の場合においても平坦部領域と判定された領域に対応した係数の補正量制御信号72aが生成される。そして、この補正量制御信号72aを用いてステップS9に示すようにノイズ除去部40でノイズ除去が行われる。
なお、ステップS12において、平坦部領域判定結果が”1”でない場合には、ステップS14に進む。このステップS14において、判定部71は、ノイズ除去無効領域と判定し、ノイズ除去を行わないように例えば0の係数を出力する。この領域の場合には、重み付けは行われないで、画像信号10はノイズ除去装置1をスルーして出力される。
図6は、エッジ信号20aを用いた動作のタイミングを説明する図である。
図6(A)は量子化部50の動作を示し、図6(B)は有効領域判定部60の有効領域判定例を示し、図6(C)は平坦部領域検出部30の平坦部領域判定例を示す。また、同図(D)は補正量制御部70の出力例を示す。
図6(A)において、波線のエッジ信号20aは、量子化部50を通す事により、実線のような量子化が行われる。なお、量子化の後、最大値検出部52による最大値検出が行われるが、図6ではこの最大値検出を含めた意味で用いている。
図6は、エッジ信号20aを用いた動作のタイミングを説明する図である。
図6(A)は量子化部50の動作を示し、図6(B)は有効領域判定部60の有効領域判定例を示し、図6(C)は平坦部領域検出部30の平坦部領域判定例を示す。また、同図(D)は補正量制御部70の出力例を示す。
図6(A)において、波線のエッジ信号20aは、量子化部50を通す事により、実線のような量子化が行われる。なお、量子化の後、最大値検出部52による最大値検出が行われるが、図6ではこの最大値検出を含めた意味で用いている。
そして、量子化部50による量子化結果がエッジ近傍におけるノイズの除去量の制御(割合)を決定するパラメータになる。
図6(A)に示した量子化後レベルの意味を概略的に記すと、11(エッジレベルが高い)=エッジある(=ノイズ除去を行ってしまうと画像がぼける。)。
00(エッジ検出ない)=エッジがない(=ノイズ除去を行える可能性がある)が判定できる。そして、10及び01は、11と00との中間的なエッジ状態であることを示す。
一方、図6(B)は、有効領域判定部60により、強エッジがその領域に存在するか否かの判定例を示す。さらに、図6(C)は、強エッジ領域とは逆の平坦部領域か否かの判定例を示す。
図6(A)に示した量子化後レベルの意味を概略的に記すと、11(エッジレベルが高い)=エッジある(=ノイズ除去を行ってしまうと画像がぼける。)。
00(エッジ検出ない)=エッジがない(=ノイズ除去を行える可能性がある)が判定できる。そして、10及び01は、11と00との中間的なエッジ状態であることを示す。
一方、図6(B)は、有効領域判定部60により、強エッジがその領域に存在するか否かの判定例を示す。さらに、図6(C)は、強エッジ領域とは逆の平坦部領域か否かの判定例を示す。
図6(B)の例えばH期間(有効領域の判定結果有効)の場合、図6(A)を有効にし、量子化後レベルを
11= gain0
10= gain1/2
01= gain3/4
00= gain1
と解釈し、
図6(B)のL期間かつ図6(C)のH期間(平坦部領域)の場合、gain1/2と解釈し、図6(B)のL期間(強エッジ周辺でない)かつ図6(C)のL期間(平坦部領域)の場合、gain0とすると、図6(D)になる。
11= gain0
10= gain1/2
01= gain3/4
00= gain1
と解釈し、
図6(B)のL期間かつ図6(C)のH期間(平坦部領域)の場合、gain1/2と解釈し、図6(B)のL期間(強エッジ周辺でない)かつ図6(C)のL期間(平坦部領域)の場合、gain0とすると、図6(D)になる。
図6(D)にしたがって、ノイズ除去を行う事により、強エッジの周辺のみで、かつエッジそのものにはノイズ除去を行わないで、鮮鋭度を保持したノイズ除去装置及びノイズ除去方法を実現できる。
このように本実施形態によれば、強エッジ付近におけるモスキートノイズが発生し易い領域を判定して、ノイズ除去を行うようにしているのでモスキートノイズを有効に除去できる。また、平坦部を検出して平坦部におけるノイズも除去するようにしているので、平坦部で視覚的に目立つノイズも除去でき、視覚的に画質を向上できる。
また、量子化部50におけるエッジ検出量子化部51による量子化レベルに応じて、ノイズ除去補正量を決定する補正量制御信号72aを生成するようにしているので、エッジ部分にはノイズ除去を行わず、画像の鮮鋭度を維持したままノイズ除去を行うことが可能となる。
(第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態を説明する。本発明の第2の実施形態に係るノイズ除去装置1Bの概略の構成を図7に示す。
このノイズ除去装置1Bは、入力される画像信号10からノイズ除去するためのノイズ除去補正量制御を決定するノイズ除去補正量制御部200と、画像信号10を一時記憶する第1メモリ210と、ノイズ除去補正量制御部200から出力される補正量制御信号72aを記憶する第2メモリ220と、第1メモリ210及び第2メモリ220から読み出した信号からノイズ除去を行うノイズ除去部40Bとから構成される。
このノイズ除去装置1Bは、基本的には図1のノイズ除去装置1において、第1メモリ210及び第2メモリ220によって信号を一時記憶する処理を行うように変形した構成例に相当する。
次に本発明の第2の実施形態を説明する。本発明の第2の実施形態に係るノイズ除去装置1Bの概略の構成を図7に示す。
このノイズ除去装置1Bは、入力される画像信号10からノイズ除去するためのノイズ除去補正量制御を決定するノイズ除去補正量制御部200と、画像信号10を一時記憶する第1メモリ210と、ノイズ除去補正量制御部200から出力される補正量制御信号72aを記憶する第2メモリ220と、第1メモリ210及び第2メモリ220から読み出した信号からノイズ除去を行うノイズ除去部40Bとから構成される。
このノイズ除去装置1Bは、基本的には図1のノイズ除去装置1において、第1メモリ210及び第2メモリ220によって信号を一時記憶する処理を行うように変形した構成例に相当する。
従って、第1メモリ210及び第2メモリ220による信号の一時記憶の処理の機能を除外すると、第1の実施形態の動作と同じになる。図8は、ノイズ除去補正量制御部200の構成を示す。
図8に示すようにノイズ除去補正量制御部200は、図1に示した第1の実施形態のエッジ検出部20、量子化部50、有効領域判定部60、平坦部領域検出部30、及び補正量制御部70とから構成される。これら各部の処理内容は、第1の実施形態で説明した内容と同様である。 そして、この補正量制御部70から出力される補正量制御信号72aは、第2メモリ220に一時記憶される。
また、図9はノイズ除去部40Bの構成を示す。このノイズ除去部40Bは、第1メモリ210から画像信号10が入力されると共に、第2メモリ220から補正量制御部70の補正量制御信号72aが補正量調整部45に入力される。
図8に示すようにノイズ除去補正量制御部200は、図1に示した第1の実施形態のエッジ検出部20、量子化部50、有効領域判定部60、平坦部領域検出部30、及び補正量制御部70とから構成される。これら各部の処理内容は、第1の実施形態で説明した内容と同様である。 そして、この補正量制御部70から出力される補正量制御信号72aは、第2メモリ220に一時記憶される。
また、図9はノイズ除去部40Bの構成を示す。このノイズ除去部40Bは、第1メモリ210から画像信号10が入力されると共に、第2メモリ220から補正量制御部70の補正量制御信号72aが補正量調整部45に入力される。
そして、このノイズ除去部40Bからノイズ除去した画像信号90を出力する。
第1の実施形態においては入力される画像信号10からノイズ除去した画像信号90を生成する処理を連続的に行う構成となっている。
これに対して、本実施形態においては第1メモリ210及び第2メモリ220を設けて一時記憶することができる構成とすることにより、、例えば時分割で画像信号10からノイズ除去した画像信号90を生成することができる。
また、本実施形態のノイズ除去装置1Bの場合には、複数の集積回路によりこのノイズ除去装置1Bを構成する場合に適用し易くなる。
また、このように第1メモリ210及び第2メモリ220を設けて一時記憶することができる構成とすることにより、時間がかかる処理と時間があまりかからない処理とが混在するような場合においても、効率的なノイズ除去の処理が可能となる。
第1の実施形態においては入力される画像信号10からノイズ除去した画像信号90を生成する処理を連続的に行う構成となっている。
これに対して、本実施形態においては第1メモリ210及び第2メモリ220を設けて一時記憶することができる構成とすることにより、、例えば時分割で画像信号10からノイズ除去した画像信号90を生成することができる。
また、本実施形態のノイズ除去装置1Bの場合には、複数の集積回路によりこのノイズ除去装置1Bを構成する場合に適用し易くなる。
また、このように第1メモリ210及び第2メモリ220を設けて一時記憶することができる構成とすることにより、時間がかかる処理と時間があまりかからない処理とが混在するような場合においても、効率的なノイズ除去の処理が可能となる。
例えば、第1の実施形態においては、ノイズ除去補正量制御部200により処理されているフレームの画像信号10に同期させるようにしてノイズ除去部40Bはその処理を行う必要がある。
しかし、ノイズ除去補正量制御部200とノイズ除去部40Bとの処理量が異なるような場合、処理量が少なくて早く済む信号側を時間遅延させて、同期させることが必要になる。その際、時間遅延してもその時間を、有効に利用できない。
しかし、ノイズ除去補正量制御部200とノイズ除去部40Bとの処理量が異なるような場合、処理量が少なくて早く済む信号側を時間遅延させて、同期させることが必要になる。その際、時間遅延してもその時間を、有効に利用できない。
これに対して、本実施形態においては、ノイズ除去部40Bは、ノイズ除去補正量制御部200により処理されているフレームの画像信号10とは異なるフレームの画像信号10の場合でも、第2メモリ220から対応する補正量制御信号72aを読み出すことにより処理ができる。
つまり、各部が独立してそれぞれの処理を行い易くなり、このため、上記のような時間遅延の必要性を解消ないしは低減できる。従って、本実施形態によれば、効率良くノイズ除去の処理を行うことができる。
その他、第1の実施形態と同様の効果を有する。
つまり、各部が独立してそれぞれの処理を行い易くなり、このため、上記のような時間遅延の必要性を解消ないしは低減できる。従って、本実施形態によれば、効率良くノイズ除去の処理を行うことができる。
その他、第1の実施形態と同様の効果を有する。
(第3の実施形態)
次に図10を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。図10は、第3の実施形態におけるノイズ除去部40Cの構成を示す。
このノイズ除去部40Cは、ノイズ成分抽出部41Cと、このノイズ成分抽出部41Cの出力信号に対して補正量制御信号72aで補正量調整を行う補正量調整部45Cと、この補正量調整部45Cの出力信号を画像信号10から減算して出力する減算器47とから構成される。
上述した第1の実施形態及び第2の実施形態においては、ノイズ成分抽出部41は、有効領域の場合と平坦部領域の場合とにおいて共通の周波数成分抽出部42とノイズ判定部43とを用いていた。
これに対して本実施形態のノイズ除去装置においては、有効領域の場合と平坦部領域の場合それぞれの周波数成分抽出とノイズ判定を行う構成の周波数成分抽出部42Cとノイズ判定部43Cを備える。
次に図10を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。図10は、第3の実施形態におけるノイズ除去部40Cの構成を示す。
このノイズ除去部40Cは、ノイズ成分抽出部41Cと、このノイズ成分抽出部41Cの出力信号に対して補正量制御信号72aで補正量調整を行う補正量調整部45Cと、この補正量調整部45Cの出力信号を画像信号10から減算して出力する減算器47とから構成される。
上述した第1の実施形態及び第2の実施形態においては、ノイズ成分抽出部41は、有効領域の場合と平坦部領域の場合とにおいて共通の周波数成分抽出部42とノイズ判定部43とを用いていた。
これに対して本実施形態のノイズ除去装置においては、有効領域の場合と平坦部領域の場合それぞれの周波数成分抽出とノイズ判定を行う構成の周波数成分抽出部42Cとノイズ判定部43Cを備える。
そして、例えば、有効領域と判定された場合の補正量制御信号72aの場合には、対応する有効領域用周波数成分抽出部301と有効領域用ノイズ判定部303を用いる。また、平坦部領域と判定された場合の補正量制御信号72aの場合には、対応する平坦部領域用周波数成分抽出部302と平坦部領域用ノイズ判定部304を用いる。
また、本実施形態のノイズ除去装置においては、図1に示した補正量制御部70の判定部71は有効領域と平坦部領域との領域判定を行った領域判定信号71bを生成し、この領域判定信号71bにより後述するセレクタ319を切り替える。
上記ノイズ成分抽出部41Cは、周波数成分抽出部42Cとノイズ判定部43Cとより構成される。
また、本実施形態のノイズ除去装置においては、図1に示した補正量制御部70の判定部71は有効領域と平坦部領域との領域判定を行った領域判定信号71bを生成し、この領域判定信号71bにより後述するセレクタ319を切り替える。
上記ノイズ成分抽出部41Cは、周波数成分抽出部42Cとノイズ判定部43Cとより構成される。
周波数成分抽出部42Cは、有効領域用周波数成分抽出部301と平坦部領域用周波数成分抽出部302より構成される。有効領域用周波数成分抽出部301は、HPF305、BPF306とにより構成され、平坦部領域用周波数成分抽出部302も、HPF307とBPF308とにより構成される。
入力される画像信号10は、ノイズ成分抽出部41Cの有効領域用周波数成分抽出部301のHPF305とBPF306と、平坦部領域用周波数成分抽出部302のHPF307とBPF308に入力される。
有効領域用周波数成分抽出部301のHPF305は、入力される画像信号10の高周波成分を抽出して出力信号305aを出力し、BPF306は特定の周波数成分を抽出して出力信号306aを出力する。
入力される画像信号10は、ノイズ成分抽出部41Cの有効領域用周波数成分抽出部301のHPF305とBPF306と、平坦部領域用周波数成分抽出部302のHPF307とBPF308に入力される。
有効領域用周波数成分抽出部301のHPF305は、入力される画像信号10の高周波成分を抽出して出力信号305aを出力し、BPF306は特定の周波数成分を抽出して出力信号306aを出力する。
平坦部領域用周波数成分抽出部302も上記有効領域用周波数成分抽出部301と同様に、HPF307は高周波成分を抽出して出力信号307aを出力し、BPF308は特定の周波数成分を抽出して出力信号308aを出力する。
ノイズ判定部43Cは、有効領域用ノイズ判定部303と平坦部領域用ノイズ判定部304とにより構成される。
有効領域用ノイズ判定部303は、HPF用ノイズ判定部309とBPF用ノイズ判定部310とにより構成され、平坦部領域用ノイズ判定部304は、HPF用ノイズ判定部311とBPF用ノイズ判定部312とにより構成される。
有効領域用周波数成分抽出部301のHPF305の出力信号305aと、BPF306の出力信号306aは、有効領域用ノイズ判定部303のHPF用ノイズ判定部309とBPF用ノイズ判定部310にそれぞれ入力される。
ノイズ判定部43Cは、有効領域用ノイズ判定部303と平坦部領域用ノイズ判定部304とにより構成される。
有効領域用ノイズ判定部303は、HPF用ノイズ判定部309とBPF用ノイズ判定部310とにより構成され、平坦部領域用ノイズ判定部304は、HPF用ノイズ判定部311とBPF用ノイズ判定部312とにより構成される。
有効領域用周波数成分抽出部301のHPF305の出力信号305aと、BPF306の出力信号306aは、有効領域用ノイズ判定部303のHPF用ノイズ判定部309とBPF用ノイズ判定部310にそれぞれ入力される。
また、平坦部領域用周波数成分抽出部302のHPF307の出力信号307aと、BPF308の出力信号308aは、平坦部領域用ノイズ判定部304のHPF用ノイズ判定部311と、BPF用ノイズ判定部312にそれぞれ入力される。
両ノイズ判定部303、304は、各周波数成分抽出部301、302で抽出された特定の周波数成分に対して、図12に示すような閾値V以下の成分のみを透過させる。
有効領域用ノイズ判定部303のHPF用ノイズ判定部309の判定結果の出力信号309aと、BPF用ノイズ判定部310の判定結果の出力信号310a、平坦部領域用ノイズ判定部304のHPF用ノイズ判定部311の判定結果の出力信号311aと、BPF用ノイズ判定部312の判定結果の出力信号312aは補正量調整部45Cに出力される。
両ノイズ判定部303、304は、各周波数成分抽出部301、302で抽出された特定の周波数成分に対して、図12に示すような閾値V以下の成分のみを透過させる。
有効領域用ノイズ判定部303のHPF用ノイズ判定部309の判定結果の出力信号309aと、BPF用ノイズ判定部310の判定結果の出力信号310a、平坦部領域用ノイズ判定部304のHPF用ノイズ判定部311の判定結果の出力信号311aと、BPF用ノイズ判定部312の判定結果の出力信号312aは補正量調整部45Cに出力される。
補正量調整部45Cは、乗算器313〜316、加算器317、318、セレクタ319より構成される。
乗算器313〜316はそれぞれ有効領域用ノイズ判定部303のHPF用ノイズ判定部309の出力信号309a、BPF用ノイズ判定部310の出力信号310aおよび平坦部領域用ノイズ判定部304のHPF用ノイズ判定部311の出力信号311a、BPF用ノイズ判定部312の出力信号312aを入力信号とし、補正量制御信号72aで有効領域、平坦部領域でそれぞれゲイン量の調整を行う。
そして、乗算器313、314から出力される有効領域用ゲイン調整出力信号313aと314aは加算器317で加算される。この加算器317により加算された出力信号は、有効領域用ノイズ判定出力信号317aとしてセレクタ319に出力される。
乗算器313〜316はそれぞれ有効領域用ノイズ判定部303のHPF用ノイズ判定部309の出力信号309a、BPF用ノイズ判定部310の出力信号310aおよび平坦部領域用ノイズ判定部304のHPF用ノイズ判定部311の出力信号311a、BPF用ノイズ判定部312の出力信号312aを入力信号とし、補正量制御信号72aで有効領域、平坦部領域でそれぞれゲイン量の調整を行う。
そして、乗算器313、314から出力される有効領域用ゲイン調整出力信号313aと314aは加算器317で加算される。この加算器317により加算された出力信号は、有効領域用ノイズ判定出力信号317aとしてセレクタ319に出力される。
また、乗算器315、316から出力される平坦部領域利用ゲイン調整出力信号315aと316aは、加算器318で加算される。この加算器318により加算された出力信号は、平坦部領域用ノイズ判定出力信号318aとしてセレクタ319に出力される。 両加算器317、318のノイズ判定出力信号317a及び318aが入力されるセレクタ319は、有効領域か平坦部領域かの領域判定信号71cを判定部71から受け取る。
この領域判定信号71cにより、セレクタ319は、有効領域用ノイズ判定出力信号317aと平坦部領域用ノイズ判定出力信号318aを選択し、減算器47に出力する。減算器47は、このセレクタ出力信号319aを画像信号10から減算し、ノイズ除去を行う。
この領域判定信号71cにより、セレクタ319は、有効領域用ノイズ判定出力信号317aと平坦部領域用ノイズ判定出力信号318aを選択し、減算器47に出力する。減算器47は、このセレクタ出力信号319aを画像信号10から減算し、ノイズ除去を行う。
本実施形態は、ノイズ除去部40Cに有効領域の場合と平坦部領域の場合それぞれの周波数成分抽出とノイズ判定を行う構成にすると共に、それぞれのノイズ判定結果と対応する有効領域及び平坦部領域の場合の補正量制御信号とから補正量調整を行うようにしているので、より有効にモスキートノイズを除去できる。
その他は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様の効果を有する。
なお、図10においては、セレクタ319は、加算器317、318の出力側に設けているが、変形例として乗算器313,314,315,316の入力段に設け、例えば1組の乗算器313,314及び加算器317で済む構成にしても良い。
その他は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様の効果を有する。
なお、図10においては、セレクタ319は、加算器317、318の出力側に設けているが、変形例として乗算器313,314,315,316の入力段に設け、例えば1組の乗算器313,314及び加算器317で済む構成にしても良い。
1…ノイズ除去装置、10…画像信号、20…エッジ検出部、30…平坦部領域検出部、40…ノイズ除去部、50…量子化部、60…有効領域判定部、70…補正量制御部、72a…補正量制御信号、第1メモリ…210、第2メモリ…220、
Claims (5)
- 入力される画像信号からエッジ情報を検出するエッジ検出手段と、
前記エッジ情報を振幅レベルに応じて量子化する量子化手段と、
前記エッジ情報からエッジ情報を含む領域を判定する領域判定手段と、
前記領域判定手段の判定結果と前記量子化手段の出力結果に基づき、ノイズ除去補正量を決定する補正量制御信号を生成する補正量制御手段と、
前記補正量制御信号を適用して前記画像信号からノイズ除去を行うノイズ除去手段と、 を備えることを特徴とするノイズ除去装置。 - さらに前記画像信号から平坦部領域を検出する平坦部領域検出手段を有し、前記補正量制御手段は、前記領域判定手段の判定結果及び前記量子化手段の出力結果の他に、前記平坦部領域検出手段の検出結果に基づき、前記補正量制御信号を生成することを特徴とする請求項1に記載のノイズ除去装置。
- さらに前記画像信号及び補正量制御信号の少なくとも一方を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のノイズ除去装置。
- 入力される画像信号からエッジ情報を検出するエッジ検出ステップと、
前記エッジ情報を振幅レベルに応じて量子化する量子化ステップと
前記エッジ情報からエッジ情報を含む領域を判定する領域判定ステップと、
前記領域判定ステップの検出結果、前記量子化ステップの出力結果に基づき、ノイズ除去補正量制御を決定する補正量制御ステップと、
前記補正量制御信号を適用して前記画像信号からノイズ除去を行うノイズ除去ステップと、
を備えることを特徴とするノイズ除去方法。 - さらに前記画像信号から平坦部領域を検出する平坦部領域検出ステップを有し、前記補正量制御ステップは、前記領域判定ステップの検出結果及び前記量子化ステップの出力結果の他に、前記平坦部領域検出ステップの検出結果に基づき、ノイズ除去補正量を決定することを特徴とする請求項4に記載のノイズ除去方法。
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