JP2009086917A - 画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路 - Google Patents

画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路 Download PDF

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Abstract

【課題】注目画素の画素値を注目画素の真値に近づけることができると共に、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路を提供する。
【解決手段】画像の画素値を補正する画像処理フィルタにおいて、フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部40と、平坦度算出部40によって算出された平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、注目画素の画素値と、周辺画素の画素値とをブレンド処理し、注目画素の画素値と周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部50と、を備える。
【選択図】図2

Description

この発明は、画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路に関する。
例えば、画像処理装置においては、イメージセンサによって読み取られた画像に対し、平均化処理等が施されて、画像の画質を改善することが行われている。特許文献1の画像処理装置では、イメージセンサによって読み取られた画像に対し、空間フィルタ操作を施して画像の鮮鋭化や平滑化を行い、画像の改善を行っている。
特許文献2の画像処理装置では、連続階調画像より得られる画像信号に、この画像信号の濃度およびコントラストデータに応じて平均化処理を施して、画像信号から好適にノイズの低減を図っている。
近年のディジタルカメラにおいては、撮像素子の光検出能力が向上していることから、被写体からの光に加え、ランダムノイズ等をも検出し易くなり、S/N比が低下している。そこで、近年のディジタルカメラにおいては、撮影した画像の画質を低下させないようにしながら、ランダムノイズ等を低減し、S/N比を改善させることが求められている。
一般に、ランダムノイズ等を低減し、S/N比を改善させる画像処理装置として、重みテーブルを備えた空間フィルタ、メディアンフィルタ、εフィルタを用いたものがそれぞれ知られている。εフィルタは、ノイズ判定値εを一定の範囲に設定し、信号における突発的大振幅変化成分を維持しながら、信号に加えられた小振幅ランダムノイズを取り除く特性を有している。
特開昭60−236580号公報 特開平3−54679号公報
εフィルタを用いた画像処理装置においては、注目画素に比較的大きなノイズが混入する場合には、図14に図示するように、注目画素の画素値と周辺画素の画素値との差分値が、ノイズ判定値εを上回ることがある。εフィルタを用いた画像処理装置においては、図14に図示する場合には、注目画素の真値にノイズが混入しているにもかかわらず、注目画素の画素値を算出する際に、ノイズが混入した画素値が用いられてしまうおそれがある。このため、εフィルタを用いた画像処理装置においては、ノイズが混入した画素値の影響を受けて、注目画素の画素値が、注目画素の真値に近づくことが妨げられるおそれがある。
さらに、εフィルタを用いた画像処理装置においては、図15に図示するように、特定色画像領域と特定色以外の画像領域の境界部(画像境界部)に、注目画素の画素値が存在することがある。εフィルタを用いた画像処理装置においては、画像境界部付近に注目画素の画素値が存在する場合には、注目画素の画素値を算出する際に、例えば、画像境界部を挟んで隣接する2つの画素値の平均値(平均画素値)を用いると、平均画素値が該平均画素値に隣接する画素値に近づくことになる。そこで、εフィルタを用いた画像処理装置においては、平均画素値が該平均画素値に隣接する画素値に近づくことにより、平均画素値と該平均画素値に隣接する画素値との間に、画像境界部が存在することを認識することができなくなる。このため、εフィルタを用いた画像処置装置では、画像境界部を挟んで画素値を急激に変化させることができず、画像のコントラストが低くなり、鮮鋭性に優れた画像を得ることができなくなるおそれがある。
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、注目画素の画素値を注目画素の真値に近づけることができると共に、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路を提供することを目的とする。
請求項1の発明に係る画像処理フィルタは、画像の画素値を補正する画像処理フィルタにおいて、フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、を備えることを特徴とする。
請求項1の発明に係る画像処理フィルタによれば、画素値合成部により、平坦度算出部によって算出された平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、注目画素の画素値と、注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値とをブレンド処理し、注目画素の画素値と周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成している。このため、請求項1の発明に係る画像処理フィルタによれば、周辺画素の画素値の分布の平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、合成画素値を生成するため、該合成画素値を生成する場合には、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させることができる。そこで、請求項1の発明に係る画像処理フィルタによれば、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させると、画像境界部を挟んで周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができる。したがって、請求項1の発明に係る画像処理フィルタによれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、平坦度に対応させて合成画素値にブレンドする周辺画素の画素値の比率を低下させると、注目画素の画素値とは大幅に異なる画素値(周辺画素の画素値)を、合成画素値にブレンドする比率を低減させることができ、合成画素値を注目画素の画素値の真値に近づけることができる。
さらに、請求項1の発明に係る画像処理フィルタによれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができるため、合成画素値に基づいて画像のコントラストの高低を調整することができ、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる。
請求項7の発明に係る画像処理装置の画像処理回路は、被写体画像を画像データに変換するイメージセンサと、前記イメージセンサによって変換された前記画像データに含まれるノイズを除去する画像処理フィルタと、前記画像処理フィルタによってノイズが除去された画像データに基づいて画像を生成する画像生成部と、を備えた画像処理装置の画像処理回路において、前記画像処理フィルタは、フィルタ処理の対象とする前記被写体画像の画像データに含まれる注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、を備えることを特徴とする。
請求項7の発明に係る画像処理装置の画像処理回路によれば、画素値合成部により、平坦度算出部によって算出された平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、注目画素の画素値と、注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値とをブレンド処理し、注目画素の画素値と周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成している。このため、請求項7の発明に係る画像処理装置の画像処理回路によれば、周辺画素の画素値の分布の平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、合成画素値を生成するため、該合成画素値を生成する場合には、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させることができる。そこで、請求項7の発明に係る画像処理装置の画像処理回路によれば、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させると、画像境界部を挟んで周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができる。したがって、請求項7の発明に係る画像処理装置の画像処理回路によれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、平坦度に対応させて合成画素値にブレンドする周辺画素の画素値の比率を低下させると、注目画素の画素値とは大幅に異なる画素値(周辺画素の画素値)を、合成画素値にブレンドする比率を低減させることができ、合成画素値を注目画素の画素値の真値に近づけることができる。
さらに、請求項7の発明に係る画像処理装置の画像処理回路によれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができるため、合成画素値に基づいて画像のコントラストの高低を調整することができ、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる。
請求項9の発明に係る画像処理フィルタの画像処理方法は、画像の画素値を補正する画像処理フィルタの画像処理方法において、フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出ステップと、前記平坦度算出ステップによって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成ステップと、を備えることを特徴とする画像処理フィルタの画像処理方法。
請求項9の発明に係る画像処理フィルタの画像処理方法によれば、画素値合成ステップにより、平坦度算出ステップによって算出された平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、注目画素の画素値と、注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値とをブレンド処理し、注目画素の画素値と周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成している。このため、請求項9の発明に係る画像処理フィルタの画像処理方法によれば、周辺画素の画素値の分布の平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、合成画素値を生成するため、該合成画素値を生成する場合には、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させることができる。そこで、請求項9の発明に係る画像処理フィルタの画像処理方法によれば、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させると、画像境界部を挟んで周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができる。したがって、請求項9の発明に係る画像処理フィルタの画像処理方法によれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、平坦度に対応させて合成画素値にブレンドする周辺画素の画素値の比率を低下させると、注目画素の画素値とは大幅に異なる画素値(周辺画素の画素値)を合成画素値にブレンドする比率を低減させることができ、合成画素値を注目画素の画素値の真値に近づけることができる。
さらに、請求項9の発明に係る画像処理フィルタの画像処理方法によれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができるため、合成画素値に基づいて画像のコントラストの高低を調整することができ、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる。
本発明の画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路によれば、フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、注目画素の画素値と、注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値とをブレンド処理し、注目画素の画素値と周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成している。このため、本発明の画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路によれば、周辺画素の画素値の分布の平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、合成画素値を生成するため、該合成画素値を生成する場合には、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させることができる。そこで、本発明の画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路によれば、周辺画素の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させると、画像境界部を挟んで周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができる。したがって、本発明の画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路によれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、平坦度に対応させて合成画素値にブレンドする周辺画素の画素値の比率を低下させると、注目画素の画素値とは大幅に異なる画素値(周辺画素の画素値)を、合成画素値にブレンドする比率を低減させることができ、合成画素値を注目画素の画素値の真値に近づけることができる。
さらに、本発明の画像処理フィルタ、画像処理フィルタの画像処理方法及び画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路によれば、画像境界部を挟んで注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値が急激に変化する場合であっても、周辺画素の画素値の変化に合わせた合成画素値を生成することができるため、合成画素値に基づいて画像のコントラストの高低を調整することができ、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を、図1ないし図8を参照しつつ説明する。ここでは、本発明の画像処理フィルタ、画像処理フィルタを備える画像処理装置の画像処理回路を、ディジタルカメラ1に搭載された画像処理装置10Aを例に挙げて説明する。図1は、ディジタルカメラ1の構成を示すブロック図である。ディジタルカメラ1は、第1固定レンズ群L31と、ズームレンズL32と、絞りS31と、第2固定レンズ群L33と、フォーカスレンズL34と、イメージセンサS32とを備えている。
さらに、ディジタルカメラ1は、アクチュエータA31〜A33と、ドライバD31〜D33と、ズームエンコーダE31と、アイリスエンコーダE32と、フォーカスエンコーダE33とを備えている。
加えて、ディジタルカメラ1は、信号変換回路C31と、画像処理装置10Aと、アイリス調整器C32と、システムコントロール回路C33とを備えている。画像処理装置10Aの入力端子は、信号変換回路C31を介し、イメージセンサS32に接続されている。画像処理装置10Aの出力端子は、システムコントロール回路C33の第1入力端子に接続されている。システムコントロール回路C33は、画像生成回路を備えている。システムコントロール回路C33の第1入力端子は、前記画像生成回路に接続されている。画像生成回路は、画像生成部に相当する。
図2は、実施形態1の画像処理装置10Aの構成を示すブロック図である。画像処理装置10Aは、図示するように、画像メモリ20と、代表画素値算出回路30と、画素値分布識別回路40と、合成画素値算出回路50と、εフィルタ60とを備えている。
画像メモリ20は、SRAMとFFとによって構成されている。画像メモリ20の入力端子IN1は、画像処理装置10Aの入力端子に接続されている。
代表画素値算出回路30の注目画素値入力端子B1は、画像メモリ20の注目画素値出力端子A1に接続されている。代表画素値算出回路30の各周辺画素値入力端子B2〜B9は、画像メモリ20の各周辺画素値出力端子A2〜A9に接続されている。
画素値分布識別回路40の注目画素値入力端子C1は、画像メモリ20の注目画素値出力端子A1に接続されている。画素値分布識別回路40の各周辺画素値入力端子C2〜C9は、画像メモリ20の各周辺画素値出力端子A2〜A9に接続されている。
画素値分布識別回路40は、図3に図示するように、平均値算出回路41と、絶対値算出回路42と、平均偏差算出回路43とを備えている。平均値算出回路41の注目画素値入力端子D1は、画素値分布識別回路40の注目画素値入力端子C1に接続されている。
平均値算出回路41の周辺画素値入力端子D2は、前記周辺画素値入力端子C2に接続されている。平均値算出回路41の各周辺画素値入力端子D3〜D9は、画素値分布識別回路40の各周辺画素値入力端子C3〜C9にそれぞれ接続されている。ここでは、各周辺画素値入力端子D4〜D7の図示を省略した。
絶対値算出回路42の注目画素値入力端子E1は、画素値分布識別回路40の注目画素値入力端子C1に接続されている。絶対値算出回路42の周辺画素値入力端子E2は、画素値分布識別回路40の周辺画素値入力端子C2に接続されている。絶対値算出回路42の各周辺画素値入力端子E3〜E9は、画素値分布識別回路40の各周辺画素値入力端子C3〜C9にそれぞれ接続されている。絶対値算出回路42の平均値入力端子E10は、平均値算出回路41の平均値出力端子D10に接続されている。なお、ここでは、各周辺画素値入力端子C4〜C7及び各周辺画素値入力端子E4〜E7の図示を省略した。
平均偏差算出回路43の入力端子F1は、絶対値算出回路42の絶対値出力端子E11に接続されている。平均偏差算出回路43の各入力端子F2〜F9は、絶対値算出回路42の各絶対値出力端子E12〜E19にそれぞれ接続されている。ここでは、各絶対値出力端子E13〜E18及び各入力端子F3〜F8の図示を省略した。平均偏差算出回路43の出力端子F10は、画素値分布識別回路40の出力端子C11に接続されている。
合成画素値算出回路50の注目画素値入力端子G1は、画像メモリ20の注目画素値出力端子A1に接続されている。合成画素値算出回路50の代表画素値入力端子G2は、代表画素値算出回路30の出力端子B11に接続されている。合成画素値算出回路50の画素値分布識別情報入力端子G3は、画素値分布識別回路40の出力端子C11に接続されている。
合成画素値算出回路50は、図4に図示するように、正規化回路51と、画素値合成回路57とを備えている。正規化回路51は、画素値分布補正回路52と、クリップ回路53と、減算回路54と、除算回路55とを備えている。
画素値分布補正回路52の第1入力端子は、合成画素値算出回路50の注目画素値入力端子G1に接続されている。画素値分布補正回路52の第2入力端子は、合成画素値算出回路50の画素値分布識別情報入力端子G3に接続されている。画素値分布補正回路52の出力端子は、クリップ回路53の入力端子に接続されている。クリップ回路53の出力端子は、減算回路54の入力端子に接続されている。減算回路54の出力端子は、除算回路55の入力端子に接続されている。なお、画素値分布補正回路52は、ルックアップテーブルメモリを備えている。
画素値合成回路57の第1入力端子H1は、合成画素値算出回路50の注目画素値入力端子G1に接続されている。画素値合成回路57の第2入力端子H2は、合成画素値算出回路50の代表画素値入力端子G2に接続されている。画素値合成回路57の第3入力端子H3は、前記除算回路55の出力端子に接続されている。画素値合成回路57の出力端子H4は、合成画素値算出回路50の出力端子G4に接続されている。
εフィルタ60の合成画素値入力端子I1は、合成画素値算出回路50の出力端子G4に接続されている。εフィルタ60の各周辺画素値入力端子I2〜I9は、画像メモリ20の各周辺画素値出力端子A2〜A9にそれぞれ接続されている。
εフィルタ60は、図5に図示するように、画素値決定回路61A〜61Hと、平均値算出回路65とを備えている。画素値決定回路61Aの第1入力端子は、εフィルタ60の合成画素値入力端子I1に接続されている。画素値決定回路61Aの第2入力端子は、εフィルタ60の周辺画素値入力端子I2に接続されている。
各画素値決定回路61B〜61Hの第1入力端子は、前記合成画素値入力端子I1にそれぞれ接続されている。各画素値決定回路61B〜61Hの第2入力端子は、各周辺画素値入力端子I2〜I9にそれぞれ接続されている。ここでは、εフィルタ60の周辺画素値入力端子I4〜I6の図示を省略した。
画素値決定回路61Aは、図6に図示するように、絶対値判定回路62と、セレクタ63とを備えている。絶対値判定回路62の合成画素値入力端子K1は、画素値決定回路61Aの第1入力端子に接続されている。絶対値判定回路62の周辺画素値入力端子K2は、画素値決定回路61Aの第2入力端子に接続されている。
セレクタ63の第1入力は、画素値決定回路61Aの第1入力端子に接続されている。セレクタ63の第2入力は、画素値決定回路61Aの第2入力端子に接続されている。セレクタ63の出力は、画素値決定回路61Aの出力端子に接続されている。セレクタ63のセレクト信号入力は、絶対値判定回路62の出力端子K11に接続されている。
画素値決定回路61B〜61Hについても、上記の画素値決定回路61Aと同様に、絶対値判定回路62と、セレクタ63とをそれぞれ備えている。画素値決定回路61B〜61Hでは、各絶対値判定回路62の合成画素値入力端子K1が、各画素値決定回路61B〜61Hの第1入力端子にそれぞれ接続されている。また、画素値決定回路61B〜61Hでは、各絶対値判定回路62の周辺画素値入力端子K2が、画素値決定回路61B〜61Hの各第2入力端子にそれぞれ接続されている。画素値決定回路61B〜61Hでは、各セレクタ63の出力が、画素値決定回路61B〜61Hの各出力端子にそれぞれ接続されている。
平均値算出回路65の入力端子J1は、画素値決定回路61Aの出力端子に接続されている。平均値算出回路65の各入力端子J2〜J8は、各画素値決定回路61B〜61Hの出力端子にそれぞれ接続されている。平均値算出回路65の出力端子J11は、εフィルタ60の出力端子I11に接続されている。ここでは、平均値算出回路65の入力端子J3〜J6の図示を省略した。
次に、実施形態1の画像処理装置10Aの画像処理方法を説明する。図1及び図2から理解できるように、画像メモリ20の入力端子IN1には、イメージセンサS32の信号を処理する信号変換回路C31の出力が接続されている。画像メモリ20には、前記入力端子IN1を介し、ディジタル信号が入力される。
画像メモリ20は、信号変換回路31によって生成された輝度成分のラインデータを記憶する。本実施形態では、画像メモリ20は、2ラインのデータを記憶する。ラインデータは、複数の画素値によって構成されている。画像メモリ20は、ラインデータ毎に、被写体のディジタル画像のデータを記憶する。
本実施形態の画像処理装置10Aにおいては、図7に図示するように、画像メモリ20が、画像メモリ20に記憶されたディジタル画像のデータから、X方向及びY方向にそれぞれ3画素ずつの3×3領域を抽出する。図中のP11は注目画素値データを示し、P11以外の全符号P00〜P22は周辺画素値データを示す。
さらに、画像処理装置10Aにおいては、画像メモリ20が、CPUによって制御され、注目画素値出力端子A1から、注目画素値データP11を、代表画素値算出回路30、画素値分布識別回路40及び合成画素値算出回路50にそれぞれ出力する。加えて、画像メモリ20は、CPUによって制御され、各周辺画素値出力端子A2〜A9から、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)を、代表画素値算出回路30、画素値分布識別回路40及びεフィルタ60にそれぞれ出力する。
代表画素値算出回路30には、注目画素値入力端子B1を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、代表画素値算出回路30には、周辺画素値入力端子B2〜B9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が入力される。
本実施形態では、代表画素値算出回路30が、最初に、全ての画素値データから4つの周辺画素値データP01、P10、P21、P12を抽出する。各周辺画素値データP01、P10、P21、P12は、前記3×3領域のX方向及びY方向であって、注目画素に隣接する画素の画素値データである。
次に、代表画素値算出回路30は、各周辺画素値データP01、P10、P21、P12の値を加算する。その後、代表画素値算出回路30は、加算結果の値から、4つの周辺画素値データの値の内の最大値及び最小値を減算する。続いて、代表画素値算出回路30は、減算結果の値の平均値を算出する。減算結果の値の平均値は、前記ディジタル画像に混入したノイズを低減するために算出される。代表画素値算出回路30は、前記平均値を、出力端子B11から、合成画素値算出回路50の代表画素値入力端子G2に出力する。本実施形態では、前記平均値が、代表画素値に相当する。
画素値分布識別回路40には、注目画素値入力端子C1を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、画素値分布識別回路40には、周辺画素値入力端子C2〜C9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が入力される。
図3から理解できるように、平均値算出回路41には、注目画素値入力端子D1を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、平均値算出回路41には、周辺画素値入力端子D2〜D9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が入力される。平均値算出回路41は、該平均値算出回路41に入力された全ての画素値データの値の平均値を算出する。平均値算出回路41は、算出した平均値を、平均値出力端子D10から出力する。
絶対値算出回路42には、平均値入力端子E10を通じ、前記3×3領域の全ての画素値データの平均値データが入力される。加えて、絶対値算出回路42には、注目画素値入力端子E1を通じ、注目画素値データP11が入力される。さらに、絶対値算出回路42には、各周辺画素値入力端子E2〜E9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が入力される。絶対値算出回路42は、注目画素値データP11の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した結果の絶対値を算出する。絶対値算出回路42は、算出した絶対値を、絶対値出力端子E11から、平均偏差算出回路43の入力端子F1に出力する。
絶対値算出回路42は、周辺画素値データP00の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した結果の絶対値を算出する。絶対値算出回路42は、算出した絶対値を、絶対値出力端子E12から、平均偏差算出回路43の入力端子F2に出力する。
絶対値算出回路42では、各周辺画素値データP01〜P22(P11を除く。)の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した結果の絶対値をそれぞれ算出する。絶対値算出回路42は、それぞれの減算結果の絶対値を、各絶対値出力端子E13〜E19から、平均偏差算出回路43の各入力端子F3〜F9にそれぞれ出力する。
上述したように、平均偏差算出回路43には、注目画素値データP11の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した結果の絶対値が入力される。さらに、平均偏差算出回路43には、各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した結果の絶対値がそれぞれ入力される。平均偏差算出回路43は、最初に、各入力端子F1〜F9に入力されたすべての絶対値を加算する。続いて、平均偏差算出回路43は、前記絶対値の加算結果の平均化処理を行うことにより、平均偏差を算出する。平均偏差算出回路43は、算出した平均偏差のデータを、出力端子F10から出力する。前記平均偏差のデータは、画素値分布識別回路40の出力端子C11から出力される。平均偏差は、平坦度に相当する。
合成画素値算出回路50には、注目画素値入力端子G1を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、合成画素値算出回路50には、代表画素値入力端子G2を通じ、代表画素値算出回路30によって算出された平均値のデータが入力される。さらに、合成画素値算出回路50には、画素値分布識別情報入力端子G3を通じ、前記平均偏差算出回路43が算出した平均偏差のデータが入力される。
図4から理解できるように、画素値分布補正回路52には、第1入力端子を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、画素値分布補正回路52には、第2入力端子を通じ、前記平均偏差のデータが入力される。
図8に図示するように、被写体の画像の画素値が大きくなるにつれて、被写体の画像の画素値の分布の平均偏差の値が大きくなる。画素値分布補正回路52には、被写体の画像の画素値に対応する平均偏差の補正値が、ルックアップテーブルとして記憶されている。本実施形態では、画素値分布補正回路52が、画像メモリ20によって出力された注目画素値データP11の値に応じ、ルックアップテーブルから、平均偏差の補正値を読み出す。次に、画素値分布補正回路52は、該画素値分布補正回路52に入力された平均偏差の値から前記平均偏差の補正値を減算する。画素値分布補正回路52は、補正後の平均偏差の値を、クリップ回路53に出力する。補正後の平均偏差の値とは、画素値分布補正回路52に入力された平均偏差の値から前記平均偏差の補正値を減算した値である。
クリップ回路53には、前記補正後の平均偏差のデータが入力される。クリップ回路53では、予め設定した上限値を超える平均偏差の値や、予め設定した下限値を下回る平均偏差の値に、それぞれクリップ処理を施す。クリップ処理後の平均偏差の値は、前記上限値から前記下限値の範囲に納まる値に設定される。クリップ回路53は、クリップ処理後の平均偏差のデータを、減算回路54に出力する。
減算回路54は、クリップ処理後の平均偏差の値から前記下限値を減算する。減算回路54は、減算結果の値を除算回路55に出力する。除算回路55は、該除算回路55に入力された前記減算結果の値を、前記上限値と前記下限値との差分値によって除算することにより、画素値合成率αを算出する。画素値合成率αの値は、0≦α≦1の関係を満たす。
上記のように、画素値合成率αは、下記の計算式によって算出される。このため、画素値合成率αは、前記上限値を上昇させるにつれて低下し、前記下限値を上昇させるにつれて低下する。そこで、上限値及び下限値は、経験則に基づいて、適宜の値に設定される。
α=(クリップ処理後の平均偏差の値−下限値)/(上限値−下限値)
画素値合成回路57には、第1入力端子H1を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、画素値合成回路57には、第2入力端子H2を通じ、前記代表画素値算出回路30によって算出された平均値(代表画素値データの値)が入力される。さらに、画素値合成回路57には、第3入力端子H3を通じ、画素値合成率αの値が入力される。
画素値合成回路57では、下記の計算式を用いることにより、合成画素値を算出する。合成画素値は、注目画素値データP11の値と、前記代表画素値算出回路30によって算出された平均値(代表画素値データの値)とを合成したものである。注目画素値データP11の値と前記平均値(代表画素値データの値)とを合成する比率は、画素値合成率αに応じて変化させることができる。
合成画素値=代表画素値算出回路30によって算出された平均値×(1−α)+注目画素値データP11の値×α
画素値合成率αは、上述したように、画素値分布識別回路40によって算出された平均偏差の値に基づいて算出されている。本実施形態では、画素値分布識別回路40によって算出された平均偏差の値によって、前記3×3領域の全ての画素値データの値と該全ての画素値データの平均値とのずれの程度を把握することができる。算出された平均偏差の値が大きくなるにつれて、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有していないことになる。
そこで、上記の平均偏差に基づいて算出された画素値合成率αの値が上昇するにつれて、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有していないことになる。周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有していない場合には、上記の合成画素値を算出する計算式により、合成画素値に占める代表画素値算出回路30によって算出された平均値の比率に比べて、合成画素値に占める注目画素値データP11の値の比率を高めている。
一方、前記平均偏差の値が小さくなるにつれて、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有することになる。そこで、前記平均偏差に基づいて算出された画素値合成率αの値が下降するにつれて、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有することになる。周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有する場合には、上記の合成画素値を算出する計算式により、合成画素値に占める注目画素値データP11の値の比率に比べて、合成画素値に占める代表画素値算出回路30によって算出された平均値の比率を高めている。画素値合成回路57は、合成画素値をεフィルタ60に出力する。
εフィルタ60には、合成画素値入力端子I1を通じ、前記合成画素値が入力される。加えて、εフィルタ60には、周辺画素値入力端子I2〜I9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が入力される。
図5から理解できるように、画素値決定回路61Aには、第1入力端子を通じ、前記合成画素値が入力される。加えて、画素値決定回路61Aには、第2入力端子を通じ、周辺画素値データP00が入力される。
各画素値決定回路61B〜61Hには、各第1入力端子を通じ、前記合成画素値が入力される。加えて、各画素値決定回路61B〜61Hには、各第2入力端子を通じ、周辺画素値データP01〜P22(P11を除く。)がそれぞれ入力される。
図6から理解できるように、画素値決定回路61Aでは、絶対値判定回路62に、合成画素値入力端子K1を通じて、前記合成画素値が入力される。加えて、絶対値判定回路62には、周辺画素値入力端子K2を通じ、周辺画素値データP00が入力される。
また、上記の合成画素値は、セレクタ63の第1入力にも入力される。加えて、上記の周辺画素値データP00は、セレクタ63の第2入力にも入力される。
絶対値判定回路62は、最初に、周辺画素値データP00の値から合成画素値を減算する。次に、絶対値判定回路62は、減算結果の絶対値を、ノイズ判定値εと比較する。絶対値判定回路62は、前記絶対値がノイズ判定値ε以下であると判断すると、周辺画素値データ選択信号S1を、セレクタ63のセレクト信号入力に出力する。ノイズ判定値εは、閾値に相当する。ノイズ判定値εは、前記減算結果の絶対値に対して許容される画素幅を意味する。
セレクタ63は、周辺画素値データ選択信号S1を受信すると、周辺画素値データP00を選択する。セレクタ63は、周辺画素値データP00を、平均値算出回路65(図5参照。)の入力端子J1に出力する。
一方、絶対値判定回路62は、前記絶対値がノイズ判定値εよりも大きいと判断すると、合成画素値データ選択信号S2を、セレクタ63のセレクト信号入力に出力する。セレクタ63は、合成画素値データ選択信号S2を受信すると、前記合成画素値を選択する。セレクタ63は、前記合成画素値のデータを、平均値算出回路65の入力端子J1に出力する。
各画素値決定回路61B〜61Hでは、上述した画素値決定回路61Aと同様に、各絶対値判定回路62が、各周辺画素値データP01〜P22(P11を除く。)の値から合成画素値をそれぞれ減算する。その後、各絶対値判定回路62は、減算結果の絶対値を、ノイズ判定値εとそれぞれ比較する。
各画素値決定回路61B〜61Hでは、上述した画素値決定回路61Aと同様に、各絶対値判定回路62が、周辺画素値データ選択信号S1又は合成画素値データ選択信号 S2を、各セレクタ63のセレクト信号入力にそれぞれ出力する。各画素値決定回路61B〜61Hでは、上述した画素値決定回路61Aと同様に、各セレクタ63が、各周辺画素値データP01〜P22(P11を除く。)又は前記合成画素値のデータを、平均値算出回路65の各入力端子J2〜J8にそれぞれ出力する。
平均値算出回路65は、各入力端子J1〜J8に入力された全ての値(周辺画素値データの値、合成画素値データの値)の平均値を算出する。平均値算出回路65は、出力端子J11から、前記平均値のデータを出力する。
平均値算出回路65は、被写体のディジタル画像の全域に亘って3×3領域を抽出し、上記の平均値を算出する。εフィルタ60は、平均値算出回路65により、算出した平均値のデータを、出力端子I11から順次出力する。本実施形態の画像処理装置10Aでは、εフィルタ60によって出力された平均値のデータを用い、被写体のディジタル画像を復元している。
本実施形態では、画素値分布識別回路40が、被写体のディジタル画像の内の3×3領域の全ての画素値データの値と該全ての画素値データの平均値とのずれの程度を表す平均偏差(平坦度)を算出している。したがって、平均偏差(平坦度)を算出する画素値分布識別回路40は、平坦度算出部に相当する。
本実施形態では、合成画素値算出回路50が、画素値合成率αによって定められた比率に応じ、注目画素値データP11の値と、4つの周辺画素値データの加算値から該周辺画素値データの内の最大値及び最小値を減算した値の平均値(代表画素値データの値)とを合成し、合成画素値を算出している。したがって、合成画素値を算出する合成画素値算出回路50は、画素値合成部に相当する。
本実施形態では、画素値分布補正回路52が、画像メモリ20によって出力された注目画素値データP11の値に応じ、ルックアップテーブルから、平均偏差(平坦度)の補正値を読み出している。その後、画素値分布補正回路52は、平均偏差の値から前記平均偏差の補正値を減算し、補正後の平均偏差の値を算出している。したがって、補正後の平均偏差の値を算出する画素値分布補正回路52は、平坦度補正部に相当する。
本実施形態では、被写体のディジタル画像の内の3×3領域の全ての画素値データの値と該全ての画素値データの平均値とのずれの程度を表す平均偏差(平坦度)を算出 ことが、平坦度算出ステップに相当する。
本実施形態では、画素値合成率αによって定められた比率に応じ、注目画素値データP11の値と、4つの周辺画素値データの加算値から該周辺画素値データの内の最大値及び最小値を減算した値の平均値(代表画素値データの値)とを合成し、合成画素値を算出することが、画素値合成ステップに相当する。
<実施形態1の効果>
本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、合成画素値算出回路50が、画素値分布識別回路40の平均偏差算出回路43によって出力された平均偏差に基づいて算出された画素値合成率αを用い、注目画素値データP11の値と、代表画素値算出回路30によって算出された平均値とを合成し、合成画素値を算出している。このため、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、ディジタル画像中の3×3領域の画素値の分布の平均偏差に基づいて算出された画素値合成率αを用いて、合成画素値を算出するため、該合成画素値を算出する場合には、前記3×3領域の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させることができる。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、前記3×3領域の画素値の分布状態を反映させて、合成画素値を変化させると、画像境界部を挟んで周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が急激に変化する場合であっても、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値の変化に合わせた合成画素値を算出することができる。したがって、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、画像境界部を挟んで周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が急激に変化する場合であっても、画素値合成率αを用い、合成画素値に合成する前記平均値の比率を低下させると、注目画素値データP11の値とは大幅に異なる値(周辺画素の画素値)を、合成画素値に合成する比率を低減させることができ、合成画素値を注目画素値データP11の真値に近づけることができる。
さらに、本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、画像境界部を挟んで注目画素値データP11の周囲に位置する周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が急激に変化する場合であっても、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値の変化に合わせた合成画素値を算出することができる。そこで、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値の変化に合わせて算出された合成画素値に基づいて、ディジタル画像のコントラストの高低を調整することができ、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる。
本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、εフィルタ60の各絶対値判定回路62が、各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値から合成画素値をそれぞれ減算した結果の絶対値を、ノイズ判定値εとそれぞれ比較している。本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法では、ディジタル画像中の3×3領域の画素値の分布の平均偏差に基づいて算出された画素値合成率αを用いて、合成画素値を算出しているため、前記減算結果の絶対値を、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値の変化に合わせた値に設定することができる。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、εフィルタ60は、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値の変化に合わせた値を、ノイズ判定値εとそれぞれ比較することができる。このため、前記絶対値とノイズ判定値εとを比較した結果に基づいたフィルタ処理の結果を、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値の変化に合わせて変化させることができ、フィルタ処理の結果に基づいて、ディジタル画像のコントラストの高低を調整することができる。
本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、画素値分布識別回路40の平均偏差算出回路43が、ディジタル画像中の3×3領域の全ての画素値データの平均偏差を算出している。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、算出された平均偏差の値に基づいて、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値と前記3×3領域の全ての画素値データの平均値とのずれの程度を評価することができる。
本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、ディジタル画像中の3×3領域の全ての画素値データの平均偏差に基づいて算出された画素値合成率αの値により、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有すると判断すると、合成画素値算出回路50の画素値合成回路57が、合成画素値に占める注目画素値データP11の値の比率に比べて、合成画素値に占める代表画素値算出回路30によって算出された平均値の比率を高めている。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、注目画素値データP11にノイズが混入し、注目画素値データP11の値が、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値と均一な値を有しない場合であっても、ノイズが混入した注目画素値データP11が合成画素値に占める比率が、代表画素値算出回路30によって算出された平均値が合成画素値に占める比率よりも小さくなる。このため、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、ノイズが混入した注目画素値データP11が合成画素値に占める比率が、代表画素値算出回路30によって算出された平均値が合成画素値に占める比率よりも小さくなると、合成画素値にノイズが混入することを抑えることができる。
一方、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、前記画素値合成率αの値により、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有しないと判断すると、合成画素値算出回路50の画素値合成回路57が、合成画素値に占める代表画素値算出回路30によって算出された平均値の比率に比べて、合成画素値に占める注目画素値データP11の値の比率を高めている。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、画像境界部付近に周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が存在し、各周辺画素値データの値が均一な値を有しない場合には、画像境界部付近に存在する周辺画素値データの値に関連する前記平均値が合成画素値に占める比率が、注目画素値データP11の値が合成画素値に占める比率よりも小さくなる。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、画像境界部付近に存在する周辺画素値データの値に関連する前記平均値が合成画素値に占める比率が、注目画素値データP11の値が合成画素値に占める比率よりも小さくなると、合成画素値を注目画素の画素値に近づけて、合成画素値が、画像境界部付近に存在する周辺画素値データの値に近づくことを防ぐことができる。このため、合成画素値と、画像境界部付近に存在する周辺画素値データの値との差分値によって、画像境界部を挟んで画素値を急激に変化させることができ、ディジタル画像のコントラストを高め、鮮鋭性に優れた画像を得ることができる。
本実施形態の画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、画素値分布補正回路52が、該画素値分布補正回路52に入力された平均偏差の値から、注目画素値データP11の値に応じた補正値を減算し、補正後の平均偏差を算出している。そこで、画像処理装置10A及び画像処理方法によれば、補正後の平均偏差は、注目画素の画素値の変化に対する影響を取り除いたものになり、平均偏差の特性を保つことができる。
本実施形態の画像処理装置10Aでは、画素値分布補正回路52に、被写体の画像の画素値に対応する平均偏差の補正値が、ルックアップテーブルとして記憶されている。そこで、画像処理装置10Aでは、注目画素値データP11の値に応じ、ルックアップテーブルから、平均偏差の補正値を読み出すことにより、平均偏差の補正値を容易に選定することができる。
<実施形態2>
本発明の実施形態2を、図9を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態1と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。実施形態2の画像処理装置は、実施形態1の画像処理装置10Aが備える画素値分布識別回路40に代えて、図9に図示する画素値分布識別回路40Aを備えている。画素値分布識別回路40Aは、上述した平均値算出回路41と、減算回路42Aと、分散算出回路43Aとを備えている。
減算回路42Aの周辺画素値入力端子L2は、画素値分布識別回路40Aの周辺画素値入力端子C2に接続されている。減算回路42Aの各周辺画素値入力端子L3〜L9は、画素値分布識別回路40Aの各周辺画素値入力端子C3〜C9にそれぞれ接続されている。減算回路42Aの平均値入力端子L10は、平均値算出回路41の平均値出力端子D10に接続されている。ここでは、減算回路42Aの各周辺画素値入力端子L4〜L7の図示を省略した。
分散算出回路43Aの入力端子M1は、減算回路42Aの出力端子L11に接続されている。分散算出回路43Aの各入力端子M2〜M9は、減算回路42Aの各出力端子L12〜L19にそれぞれ接続されている。ここでは、減算回路41Aの各出力端子L13〜L18及び分散算出回路43Aの各入力端子M3〜M8の図示を省略した。分散算出回路43Aの出力端子M10は、画素値分布識別回路40Aの出力端子C11に接続されている。
次に、実施形態2の画像処理装置の画像処理方法を説明する。ここでは、実施形態1の画像処理装置10Aと同一の画像処理方法の説明を省略する。減算回路42Aには、平均値入力端子L10を通じ、前記3×3領域の全ての画素値データの平均値が入力される。加えて、減算回路42Aには、注目画素値入力端子L1を通じ、注目画素値データP11が入力される。さらに、減算回路42Aには、各周辺画素値入力端子L2〜L9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)が入力される。減算回路42Aは、注目画素値データP11の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値を算出する。減算回路42Aは、算出した減算値を、出力端子L11から、分散算出回路43Aの入力端子M1に出力する。
減算回路42Aは、周辺画素値データP00の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値を算出する。減算回路42Aは、算出した減算値を、出力端子L12から、分散算出回路43Aの入力端子M2に出力する。
減算回路42Aでは、各周辺画素値データP01〜P22(P11を除く。)の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値をそれぞれ算出する。減算回路42Aは、それぞれの減算値を、各出力端子L13〜L19から、分散算出回路43Aの各入力端子M3〜M9にそれぞれ出力する。
分散算出回路43Aには、上述したように、注目画素値データP11の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値が入力される。さらに、分散算出回路43には、上述したように、各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値がそれぞれ入力される。分散算出回路43Aは、最初に、各入力端子M1〜M9に入力されたすべての減算値の2乗和を算出する。続いて、分散算出回路43は、前記2乗和の平均化処理を行うことにより、分散を算出する。分散算出回路43は、算出した分散のデータを、出力端子M10から出力する。分散のデータは、画素値分布識別回路40Aの出力端子C11から出力される。分散は、平坦度に相当する。
本実施形態では、実施形態1と同様に、上記の画素値分布補正回路52によって、分散を補正した後に、画素値合成率αを算出する。その後、画素値合成回路57が、実施形態1と同様に、合成画素値を算出する。本実施形態では、画素値分布補正回路52に、被写体の画像の画素値に対応する分散の補正値が、ルックアップテーブルとして記憶されている。
<実施形態2の効果>
実施形態2の画像処理装置及び画像処理方法によれば、画像値分布識別回路40Aの分散算出回路43Aが、ディジタル画像中の3×3領域の全ての画素値データの分散を算出している。そこで、実施形態2の画像処理装置及び画像処理方法によれば、算出された分散に基づいて、各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の散らばりの程度を評価することができる。
<実施形態3>
本発明の実施形態3を、図10を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態1及び実施形態2と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。実施形態3の画像処理装置は、実施形態1の画像処理装置10Aが備える画素値分布識別回路40に代えて、図10に図示する画素値分布識別回路40Bを備えている。画素値分布識別回路40Bは、実施形態2の画素値分布識別回路40Aが備える分散算出回路43Aに代えて、標準偏差算出回路43Bを備えている。
標準偏差算出回路43Bの入力端子O1は、減算回路42Aの出力端子L11に接続されている。標準偏差算出回路43Bの各入力端子O2〜O9は、減算回路42Aの各出力端子L12〜L19にそれぞれ接続されている。ここでは、標準偏差算出回路43Bの各入力端子O3〜O8の図示を省略した。標準偏差算出回路43Bの出力端子O10は、画素値分布識別回路40Bの出力端子C11に接続されている。
次に、実施形態3の画像処理装置の画像処理方法を説明する。減算回路42Aは、注目画素値データP11の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値を、出力端子L11から、標準偏差算出回路43Bの入力端子O1に出力する。
減算回路42Aは、周辺画素値データP00の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値を、出力端子L12から、標準偏差算出回路43Bの入力端子O2に出力する。
減算回路42Aは、周辺画素値データP01〜P22(P11を除く。)の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値をそれぞれ算出する。減算回路42Aは、それぞれの減算値を、各出力端子L13〜L19から、標準偏差算出回路43Bの各入力端子O3〜O9にそれぞれ出力する。
標準偏差算出回路43Bには、上述したように、注目画素値データP11の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値が入力される。さらに、上述したように、標準偏差算出回路43Bには、各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値から平均値算出回路41が算出した平均値を減算した値がそれぞれ入力される。標準偏差算出回路43Bは、最初に、各入力端子O1〜O9に入力されたすべての減算値の2乗和を算出する。続いて、標準偏差算出回路43Bは、前記2乗和を8(総画素値データ数−1)で除算する処理を行う。その後、標準偏差算出回路43Bは、除算処理の結果の平方根演算を行うことにより、標準偏差を算出する。標準偏差算出回路43Bは、算出した標準偏差のデータを、出力端子O10から出力する。標準偏差のデータは、画素値分布識別回路40Bの出力端子C11から出力される。標準偏差は、平坦度に相当する。
本実施形態では、実施形態1及び実施形態2と同様に、上記の画素値分布補正回路52によって、標準偏差を補正した後に、画素値合成率αを算出する。その後、画素値合成回路57が、実施形態1及び実施形態2と同様に、合成画素値を算出する。本実施形態では、画素値分布補正回路52に、被写体の画像の画素値に対応する標準偏差の補正値が、ルックアップテーブルとして記憶されている。
<実施形態3の効果>
実施形態3の画像処理装置及び画像処理方法によれば、画素値分布識別回路40Bの標準偏差算出回路43Bが、ディジタル画像中の3×3領域の全ての画素値データの標準偏差を算出している。そこで、実施形態3の画像処理装置及び画像処理方法によれば、算出された標準偏差に基づいて、各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が、前記3×3領域の全ての画素値データの平均値に近い値を有するか否かを評価することができる。
<実施形態4>
本発明の実施形態4を、図11を参照しつつ説明する。ここでは、実施形態1と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。実施形態4の画像処理装置10Dは、画像メモリ20と、メディアン値算出回路30Dと、画素値分布識別回路40と、合成画素値算出回路50Dとを備えている。
メディアン値算出回路30Dは、メディアンフィルタによって構成されている。メディアン値算出回路30Dの注目画素値入力端子Q1は、画像メモリ20の注目画素値出力端子A1に接続されている。メディアン値算出回路30Dの各周辺画素値入力端子Q2〜Q9は、画像メモリ20の各周辺画素値出力端子A2〜A9に接続されている。図中の符号Q11は、メディアン値算出回路30Dの出力端子である。
合成画素値算出回路50Dの注目画素値入力端子G11は、画像メモリ20の注目画素値出力端子A1に接続されている。合成画素値算出回路50Dのメディアン値入力端子G12は、メディアン値算出回路30Dのメディアン値出力端子Q11に接続されている。合成画素値算出回路50Dの画素値分布識別情報入力端子G13は、画素値分布識別回路40の出力端子C11に接続されている。図中の符号G14は、合成画素値算出回路50Dの出力端子である。なお、合成画素値算出回路50Dは、実施形態1の合成画素値算出回路50の各端子G1〜G4を、各端子G11〜G14に置き換えた以外は、実施形態1の合成画素値算出回路50と同一の構成を有する。
次に、実施形態4の画像処理装置の画像処理方法を説明する。画像メモリ20は、CPUによって制御され、注目画素値出力端子A1から、注目画素値データP11を、メディアン値算出回路30Dの注目画素値入力端子Q1に出力する。加えて、画像メモリ20は、CPUによって制御され、各周辺画素値出力端子A2〜A9から、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)を、メディアン値算出回路30Dの各周辺画素値入力端子Q2〜Q9にそれぞれ出力する。
上述したように、メディアン値算出回路30Dには、注目画素値入力端子Q1を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、メディアン値算出回路30Dには、各周辺画素値入力端子Q2〜Q9を通じ、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)がそれぞれ入力される。メディアン値算出回路30Dは、入力されたすべての周辺画素値を、値が大きいものから順番に並べ変える。
その後、メディアン値算出回路30Dは、前記3×3領域の代表画素値として、3×3領域の全ての周辺画素値を値が大きいものから順番に並べ変えた値の内のメディアン値(中間値)を求める。メディアン値(中間値)は、前記ディジタル画像に混入したノイズを低減するために、代表画素値として求められる。続いて、メディアン値算出回路30Dは、出力端子Q11から、メディアン値データを出力する。
合成画素値算出回路50Dには、注目画素値入力端子G11を通じ、注目画素値データP11が入力される。加えて、合成画素値算出回路50Dには、メディアン値入力端子G12を通じ、前記メディアン値データが入力される。さらに、合成画素値算出回路50Dには、画素値分布識別情報入力端子G13を通じ、平均偏差のデータが入力される。
合成画素値算出回路50Dの画素値合成回路57では、下記の計算式を用いることにより、合成画素値を算出する。式中のαは、上記の画素値合成率である。
合成画素値=メディアン値算出回路30Dによって算出されたメディアン値×(1−α)+注目画素値データP11の値×α
合成画素値算出回路50Dは、被写体のディジタル画像の全域に亘って3×3領域を抽出し、合成画素値を算出する。合成画素値算出回路50Dは、算出した合成画素値のデータを、出力端子G14から順次出力する。本実施形態の画像処理装置10Dでは、合成画素値算出回路50Dによって出力された合成画素値のデータを用い、被写体のディジタル画像を復元している。
本実施形態では、メディアン値算出回路30Dが、被写体のディジタル画像の内の3×3領域の代表画素値として、周辺画素値のメディアン値を求めている。したがって、前記メディアン値(代表画素値)を求めるメディアン値算出回路30Dは、代表画素値算出部に相当する。
<実施形態4の効果>
本実施形態の画像処理装置10D及び画像処理方法によれば、メディアン値算出回路30Dが、被写体のディジタル画像の内の3×3領域の代表画素値として、前記3×3領域の全ての周辺画素値のメディアン値を算出している。そこで、本実施形態の画像処理装置10D及び画像処理方法によれば、前記3×3領域の内のいずれかの周辺画素値にノイズが混入し、周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が、均一な値を有しない場合であっても、ノイズが混入した周辺画素値データの値を含む画素値のメディアン値を算出するため、算出されたメディアン値は、ノイズが混入した周辺画素値データの値に比べて、ノイズの影響を抑えたものにすることができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。例えば、上述した各実施形態の合成画素値算出回路50、50Dにおいては、クリップ回路53の設定上限値を、設定下限値に2のN乗の値を加算した値に設定すると共に、除算回路55をNビットシフタによって構成してもよい。各実施形態の合成画素値算出回路50、50Dにおいては、簡易な構成を有するNビットシフタによって各除算回路55をそれぞれ形成することにより、各除算回路55の規模を小さくすることができる。さらに、簡易な構成を有するNビットシフタによって各除算回路55をそれぞれ形成することにより、各除算回路55が複雑な処理を行わないため、除算処理の時間を早めることができる。
また、上述した各実施形態の画素値分布補正回路52に代えて、図12に図示する画素値分布補正回路52Aを、各実施形態の画像処理装置に用いてもよい。画素値分布補正回路52Aでは、被写体画像の画素値に対する被写体画像の画素値の分布の平均偏差の直線変化(図8参照。)の傾きを乗算係数とし、図8中の被写体画像の画素値が0の場合の前記平均偏差の値をオフセット値としている。
画素値分布補正回路52Aでは、乗算器52Bによって、注目画素値データP11の値と乗算係数とが乗算される。加算器52Cでは、乗算器52Bの乗算結果の値とオフセット値とが加算される。減算器52Dでは、平均偏差の値から、加算器52Cの加算結果の値(補正値)が減算される。減算器52Dは、減算結果の値を、補正後の平均偏差の値として出力する。
図12に図示する画素値分布補正回路52Aでは、注目画素値データP11に対する被写体画像の画素値の分布の平均偏差の直線変化を反映させる乗算係数及びオフセット値を用いることにより、平均偏差の値から減算する補正値を算出している。そこで、画素値分布補正回路52Aでは、注目画素値データP11に対応させて、乗算係数及びオフセット値を変化させることにより、注目画素値データP11に対応させて、補正値を個別に算出することができる。このため、画素値分布補正回路52Aでは、補正値を、注目画素値データP11に対応させて、最適な値に設定することができる。
さらに、上述した実施形態1ないし実施形態3とは異なり、代表画素値算出回路が、上記の3×3領域の代表画素値として、注目画素値データP11に隣接する2つの周辺画素値の平均値を算出するものであったり、適宜の数の周辺画素値のメディアン値を算出するものであってもよい。加えて、実施形態1ないし実施形態3とは異なり、代表画素値算出回路は、ディジタル画像中の4×4領域や5×5領域等の画素値を取り扱うものであってもよい。
上述した実施形態1ないし実施形態3とは異なり、合成画素値算出回路の正規化回路に、画素値分布補正回路52を設けずに、画素値分布識別回路40によって算出された平均偏差のデータを、正規化回路のクリップ回路53に入力してもよい。
図13に図示する画像処理装置10Eのように、メディアン値算出回路30Eと、上記の代表画素値算出回路30(実施形態1参照。)とを備えるものであってもよい。ここでは、メディアン値算出回路30Eが、ディジタル画像中の5×5領域の全ての画素値のメディアン値を算出すると共に、代表画素値算出回路30Aが、ディジタル画像中の3×3領域の代表画素値を算出する。
画像処理装置10Eでは、合成画素値算出回路50Eが、下記の計算式を用いることにより、合成画素値を算出する。式中のαは、上記の画素値合成率である。
合成画素値=メディアン値算出回路30Eによって算出されたメディアン値×(1−α)+代表画素値算出回路30Aによって算出された代表画素値×α
画素処理装置10Eでは、前記3×3領域の各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有しないため、画素値合成率αの値が上昇する場合には、上記の計算式から理解できるように、合成画素値に占めるメディアン値の比率に比べて、合成画素値に占める代表画素値の比率を高めている。このため、画像処理装置10Eでは、3×3領域の各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有しない場合には、合成画素値に反映する対象画素領域(3×3領域)を、メディアン値算出回路30Eが取り扱う対象画素領域(5×5領域)に比べて狭めている。これにより、画素処理装置10Eでは、合成画素値に不均一な画素値が反映されることを抑制することができ、合成画素値と注目画素の画素値との差分値が上昇することを防ぐことができる。
一方、画素処理装置10Eでは、前記3×3領域の各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有するために、画素値合成率αの値が下降する場合には、上記の計算式から理解できるように、合成画素値に占める代表画素値の比率に比べて、合成画素値に占めるメディアン値の比率を高めている。このため、画像処理装置10Eでは、前記3×3領域の各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が均一な値を有する場合には、合成画素値に反映する対象画素領域(5×5領域)を、代表画素値算出回路30が取り扱う対象画素領域(3×3領域)に比べて広げている。これにより、画素処理装置10Eでは、前記3×3領域の各周辺画素値データP00〜P22(P11を除く。)の値が不均一な場合に比べて、合成画素値に均一な画素値を反映させる割合を高めることができ、合成画素値を、注目画素の画素値に近づけることができる。
実施形態4の画像処理装置10D及び図13に図示する画像処理装置10Eの各メディアン値算出回路30D、30Eを、重みテーブルを備えた空間フィルタに代えて、画像処理装置を構成してもよい。
本発明は、上記実施の形態に限られず、ベイヤ配列のイメージセンサに関して、同色の画素間のフィルタ処理にも適用できることは言うまでもない。
本発明の技術思想により背景技術における課題を解決するための手段を、以下に列記する。
(付記1) 画像の画素値を補正する画像処理フィルタにおいて、
フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、
前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、
を備えることを特徴とする画像処理フィルタ。
(付記2) 前記画素値合成部は、前記平坦度が大きい値をとる程、前記注目画素の画素値に対応する値の割合が大きくなるブレンド処理を行うことを特徴とする付記1に記載の画像処理フィルタ。
(付記3) 前記画素値合成部は、前記平坦度が小さい値をとる程、前記注目画素の周囲に位置する複数の前記周辺画素の画素値に対応する値の割合が大きくなるブレンド処理を行うことを特徴とする付記1に記載の画像処理フィルタ。
(付記4) 前記合成画素値と前記周辺画素の画素値との差分値を閾値と比較するεフィルタを備えることを特徴とする付記1に記載の画像処理フィルタ。
(付記5) 前記平坦度算出部は、前記平坦度として、前記周辺画素の画素値の分布における平均偏差を算出すること特徴とする付記1に記載の画像処理フィルタ。
(付記6) 前記平坦度算出部は、前記注目画素の周囲に位置する複数の前記周辺画素の画素として、2のべき乗数個の画素の平坦度を算出することを特徴とする付記1に記載の画像処理フィルタ。
(付記7) 前記画素値合成部は、前記注目画素の画素値に応じて前記平坦度を補正する平坦度補正部を備えることを特徴とする付記1に記載の画像処理フィルタ。
(付記8) 前記画素値合成部は、前記注目画素の画素値と前記平坦度の補正値との対応関係が格納されたルックアップテーブルを備えることを特徴とする付記7に記載の画像処理フィルタ。
(付記9) 前記画素値合成部は、前記注目画素の画素値と前記平坦度の補正値との対応関係を表す関係式により、前記平坦度の補正値を算出することを特徴とする付記7に記載の画像処理フィルタ。
(付記10) 被写体画像を画像データに変換するイメージセンサと、前記イメージセンサによって変換された前記画像データに含まれるノイズを除去する画像処理フィルタと、前記画像処理フィルタによってノイズが除去された画像データに基づいて画像を生成する画像生成部と、を備えた画像処理装置の画像処理回路において、
前記画像処理フィルタは、
フィルタ処理の対象とする前記被写体画像の画像データに含まれる注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、
前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置の画像処理回路。
(付記11) 被写体画像を画像データに変換するイメージセンサと、前記イメージセンサによって変換された前記画像データに含まれるノイズを除去する画像処理フィルタと、前記画像処理フィルタによってノイズが除去された画像データに基づいて画像を生成する画像生成部と、を備えたカメラにおいて、
前記画像処理フィルタは、
フィルタ処理の対象とする前記被写体画像の画像データに含まれる注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、
前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
(付記12) 画像の画素値を補正する画像処理フィルタの画像処理方法において、
フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出ステップと、
前記平坦度算出ステップによって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理フィルタの画像処理方法。
(付記13) εフィルタにより、前記画素値合成ステップによって生成された合成画素値と前記周辺画素の画素値との差分値を閾値と比較するステップを備えることを特徴とする付記12に記載の画像処理フィルタの画像処理方法。
(付記14) 前記平坦度算出ステップは、前記平坦度として、前記周辺画素の画素値の分布における平均偏差を算出するステップを備えること特徴とする付記12に記載の画像処理フィルタの画像処理方法。
(付記15) 前記画素値合成ステップは、前記平坦度が大きい値をとる程、前記注目画素の画素値に対応する値の割合が大きくなるブレンド処理を行うことを特徴とする付記12に記載の画像処理フィルタの画像処理方法。
(付記16) 前記画素値合成ステップは、前記平坦度が小さい値をとる程、前記注目画素の周囲に位置する複数の前記周辺画素の画素値に対応する値の割合が大きくなるブレンド処理を行うことを特徴とする付記12に記載の画像処理フィルタの画像処理方法。
(付記17) 前記画素値合成ステップは、前記注目画素の画素値に応じて前記平坦度を補正するステップを備えることを特徴とする付記12に記載の画像処理フィルタの画像処理方法。
実施形態1の画像処理装置を備えるディジタルカメラの概略構成図である。 実施形態1の画像処理装置の概略構成図である。 画素値分布識別回路の概略構成図である。 合成画素値算出回路の概略構成図である。 εフィルタの概略構成図である。 画素値決定回路の概略構成図である。 実施形態1に用いられるディジタル画像中の抽出領域の概略説明図である。 被写体画像の画素値に対する被写体画像の画素値の分布の平均偏差の変化を示すグラフである。 実施形態2の画像処理装置が備える画素値分布識別回路の概略構成図である。 実施形態3の画像処理装置が備える画素値分布識別回路の概略構成図である。 実施形態4の画像処理装置の概略構成図である。 他の実施形態の画素値分布補正回路の概略構成図である。 さらに他の実施形態の画像処理装置の概略構成図である。 注目画素にノイズが混入した状態を示す画素値分布図である。 注目画素が画像境界部付近に存在する状態を示す画素値分布図である。
符号の説明
1 ディジタルカメラ
10 画像処理装置
30D メディアン値算出回路
40 画素値分布識別回路
50 合成画素値算出回路
52 画素値分布補正回路
60 εフィルタ
S32 イメージセンサ
C33 システムコントロール回路

Claims (10)

  1. 画像の画素値を補正する画像処理フィルタにおいて、
    フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、
    前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、
    を備えることを特徴とする画像処理フィルタ。
  2. 前記画素値合成部は、前記平坦度が大きい値をとる程、前記注目画素の画素値に対応する値の割合が大きくなるブレンド処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理フィルタ。
  3. 前記画素値合成部は、前記平坦度が小さい値をとる程、前記注目画素の周囲に位置する複数の前記周辺画素の画素値に対応する値の割合が大きくなるブレンド処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理フィルタ。
  4. 前記合成画素値と前記周辺画素の画素値との差分値を閾値と比較するεフィルタを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像処理フィルタ。
  5. 前記平坦度算出部は、前記平坦度として、前記周辺画素の画素値の分布における平均偏差を算出すること特徴とする請求項1に記載の画像処理フィルタ。
  6. 前記平坦度算出部は、前記注目画素の周囲に位置する複数の前記周辺画素の画素として、2のべき乗数個の画素の平坦度を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理フィルタ。
  7. 被写体画像を画像データに変換するイメージセンサと、前記イメージセンサによって変換された前記画像データに含まれるノイズを除去する画像処理フィルタと、前記画像処理フィルタによってノイズが除去された画像データに基づいて画像を生成する画像生成部と、を備えた画像処理装置の画像処理回路において、
    前記画像処理フィルタは、
    フィルタ処理の対象とする前記被写体画像の画像データに含まれる注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、
    前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置の画像処理回路。
  8. 被写体画像を画像データに変換するイメージセンサと、前記イメージセンサによって変換された前記画像データに含まれるノイズを除去する画像処理フィルタと、前記画像処理フィルタによってノイズが除去された画像データに基づいて画像を生成する画像生成部と、を備えたカメラにおいて、
    前記画像処理フィルタは、
    フィルタ処理の対象とする前記被写体画像の画像データに含まれる注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出部と、
    前記平坦度算出部によって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成部と、
    を備えることを特徴とするカメラ。
  9. 画像の画素値を補正する画像処理フィルタの画像処理方法において、
    フィルタ処理の対象とする注目画素の周囲に位置する周辺画素の画素値の分布の平坦度を算出する平坦度算出ステップと、
    前記平坦度算出ステップによって算出された前記平坦度に対応させたブレンド比率に基づいて、前記注目画素の画素値と、前記周辺画素の画素値とをブレンド処理し、前記注目画素の画素値と前記周辺画素の画素値とを合成した合成画素値を生成する画素値合成ステップと、
    を備えることを特徴とする画像処理フィルタの画像処理方法。
  10. εフィルタにより、前記画素値合成ステップによって生成された合成画素値と前記周辺画素の画素値との差分値を閾値と比較するステップを備えることを特徴とする請求項9に記載の画像処理フィルタの画像処理方法。
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