JP2013042343A - Noise removal device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノイズ除去装置、電子機器等に関する。 The present invention relates to a noise removing device, an electronic device, and the like.
データからノイズや不要な高周波成分等を取り除く手段として、フィルター装置が広く用いられている。フィルター装置としては、IIR(Infinite Impulse Response)フィルターやFIR(Finite impulse response)フィルターなどの構成が一般的に知られている。 Filter devices are widely used as means for removing noise and unnecessary high-frequency components from data. As the filter device, configurations such as an IIR (Infinite Impulse Response) filter and an FIR (Finite impulse response) filter are generally known.
何れのフィルター装置(以下、フィルター)にもそれぞれ特徴があるが、IIRフィルター(以下、単にIIRとも表現する)は、フィルターを構成する遅延手段などの規模を小さくできることから、特に小型化および低消費電力化を目的として多く用いられている。一方、FIRフィルター(以下、単にFIRとも表現する)は、オープンループなため不安定極がなく、高域処理等も容易である。 Each filter device (hereinafter referred to as “filter”) has its characteristics, but the IIR filter (hereinafter also simply referred to as “IIR”) can reduce the scale of the delay means constituting the filter, and thus is particularly small and low in consumption. It is often used for the purpose of electric power. On the other hand, the FIR filter (hereinafter also simply referred to as FIR) has an unstable pole because it is open loop, and high-frequency processing and the like are easy.
ここで、特許文献1の発明ではIIRを用いてノイズ除去を行っている。このとき、係数を可変とすることで、分散(ゆらぎ)の大きい入力データに対しても、高速に遅延手段に記憶される値を入力データの平均値程度に収束させる。つまり、IIRで遅延手段に記憶される値を、高速に入力値に応じた値に収束させるための工夫を開示している。 Here, in the invention of Patent Document 1, noise removal is performed using IIR. At this time, by making the coefficient variable, the value stored in the delay means is rapidly converged to the average value of the input data even for input data having a large variance (fluctuation). That is, the device for converging the value memorize | stored in a delay means by IIR to the value according to an input value at high speed is disclosed.
しかし、特許文献1に開示されているIIRは、平均値程度に収束させるという固定的な特性を有する。そのため、局所的な特徴に応じて係数を可変とする機構を備えているわけではない。画像データに適用した場合、エッジ部分(局所的な特徴に対応)がにじんだり、ぼやけたりして、かえって不自然な出力画像になる可能性がある。 However, the IIR disclosed in Patent Document 1 has a fixed characteristic of converging to an average value. Therefore, it does not include a mechanism that makes the coefficient variable according to local features. When applied to image data, the edge portion (corresponding to a local feature) may be blurred or blurred, which may result in an unnatural output image.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、IIRを主体として小さい回路規模でノイズを効果的に除去すると共に、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制するノイズ除去装置を提供する。 The present invention has been made in view of such problems. According to some aspects of the present invention, there is provided a noise removing device that effectively removes noise with a small circuit scale mainly using IIR, and that effectively suppresses blurring, blurring, and the like of an image.
また、本発明のいくつかの態様によれば、FIRを併用して、FIRとIIRの出力を適切にブレンドする。このとき、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制するだけでなく、性質の異なる2つのフィルターの出力を用いても最終的に自然でメリハリのある画像を生成することを可能にする。 Also, according to some aspects of the present invention, FIR is used in combination to properly blend the FIR and IIR outputs. At this time, not only the blurring and blurring of the image are effectively suppressed, but it is also possible to finally generate a natural and sharp image even if the outputs of two filters having different properties are used.
(1)本発明は、ノイズ除去装置であって、フィルター部と、前記フィルター部が含むフィルターの係数を設定する係数設定部と、を含み、前記フィルター部は、IIRフィルターである第1のフィルターを含み、前記係数設定部は、前記第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値と、前記フィルター処理が施される前の注目画素の画素値との差分値を求め、前記差分値を積分した値である差分積分値を求め、前記差分積分値と第1の閾値とを比較した結果に基づいて、前記第1のフィルターの係数を設定する。 (1) The present invention is a noise removing device, including a filter unit and a coefficient setting unit that sets a coefficient of a filter included in the filter unit, wherein the filter unit is an IIR filter. The coefficient setting unit obtains a difference value between a pixel value of the target pixel that has been subjected to the filtering process by the first filter and a pixel value of the target pixel that has not been subjected to the filter process, and A difference integral value that is a value obtained by integrating the difference values is obtained, and a coefficient of the first filter is set based on a result of comparing the difference integral value with a first threshold value.
本発明のノイズ除去装置は、少なくとも第1のフィルターを含むフィルター部と、フィルター部のフィルターの係数を設定する係数設定部とを含む。そして、第1のフィルターはIIRであるので、小さい回路規模でノイズを効果的に除去する。このとき、画像の局所的な特徴に応じて係数を可変とし、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制する。 The noise removing device of the present invention includes a filter unit including at least a first filter and a coefficient setting unit that sets a coefficient of a filter of the filter unit. Since the first filter is IIR, noise is effectively removed with a small circuit scale. At this time, the coefficient is made variable in accordance with the local characteristics of the image, and blurring, blurring, and the like of the image are effectively suppressed.
画像のノイズ除去を行う場合、様々なノイズを除去できることが好ましい。入力される画像にのるノイズは、例えば圧縮伸張に伴って生じるブロックノイズ、諧調ノイズやモスキートノイズ、撮像時等に生じるインパルスノイズ、ホワイトノイズやランダムノイズ等、様々な種類があり得る。 When removing noise from an image, it is preferable that various noises can be removed. There are various types of noise in the input image, such as block noise generated by compression / expansion, gradation noise, mosquito noise, impulse noise generated during imaging, white noise, random noise, and the like.
例えばブロックノイズ、階調ノイズについては、入力される画像の広域を見てノイズ除去を行うフィルターが効果的である。ここで、FIRを用いると、広域の画素値を保存する多くのメモリーを必要とする。そのため、本発明のノイズ除去装置は、回路規模を抑えつつ実効的なタップ長を大きくできるIIRを使用する。 For example, for block noise and gradation noise, a filter that removes noise by looking at a wide area of an input image is effective. Here, when FIR is used, a large amount of memory for storing a wide range of pixel values is required. Therefore, the noise removal apparatus of the present invention uses IIR that can increase the effective tap length while suppressing the circuit scale.
ここで、IIRを画像全体に一律に適用した場合には、にじみ、ぼやけ、擬似輪郭といった画質を低下させる効果を生じる可能性がある。例えば、入力される画像(以下、原画像とも表現する)において、オブジェクトの輪郭等であるエッジ部分にIIRを適用した場合、輪郭があいまいになり、ぼやけてしまう可能性がある。 Here, when the IIR is uniformly applied to the entire image, there is a possibility that an effect of reducing the image quality such as blurring, blurring, and pseudo contour may occur. For example, in the input image (hereinafter also referred to as an original image), when IIR is applied to an edge portion that is an outline of an object, the outline may become ambiguous and blurred.
本発明のノイズ除去装置の係数設定部は、注目画素の画素値と、IIRでフィルター処理された注目画素の画素値との差分値を求め、その差分値を積分した値である差分積分値を求める。そして、差分積分値によって、原画像とIIRでフィルター処理された画像とが乖離しそうか否かを判断する。具体的には、差分積分値が第1の閾値以上の場合には、原画像からの乖離が生じると判断する。 The coefficient setting unit of the noise removal apparatus of the present invention obtains a difference value between the pixel value of the target pixel and the pixel value of the target pixel filtered by IIR, and calculates a difference integrated value that is a value obtained by integrating the difference value. Ask. Then, based on the difference integral value, it is determined whether or not the original image and the image filtered by the IIR are likely to deviate. Specifically, when the difference integral value is greater than or equal to the first threshold value, it is determined that a deviation from the original image occurs.
先の例では、注目画素が原画像におけるエッジ部分に含まれる場合、差分積分値の値が大きく上昇する。このとき、係数設定部は、第1の閾値との比較によって、IIRでフィルター処理された画素値に基づく画像が原画像から乖離しそうであると判断できる。そして、新たなフィルター係数を設定して、例えばIIRの実効タップ長を縮めることにより、画像がぼやけてしまうことを回避できる。 In the previous example, when the target pixel is included in the edge portion of the original image, the value of the difference integral value increases greatly. At this time, the coefficient setting unit can determine that the image based on the pixel value filtered by the IIR is likely to deviate from the original image by comparison with the first threshold value. Then, by setting a new filter coefficient and reducing the effective tap length of the IIR, for example, it is possible to avoid blurring the image.
このように、本発明のノイズ除去装置は、IIRの出力を係数設定部にフィードバックすることで、局所的な特徴に応じたフィルター係数の設定を可能にする。このとき、例えば原画像のなだらかな領域については、広域を見て効果的なノイズ除去を行うことが可能である。なお、差分値を積分するとは、差分値の累積加算を行うことであってもよい。 As described above, the noise removal apparatus of the present invention feeds back the output of the IIR to the coefficient setting unit, thereby enabling setting of the filter coefficient according to the local feature. At this time, for example, for a gentle area of the original image, it is possible to perform effective noise removal by looking at the wide area. It should be noted that integrating the difference values may be performing cumulative addition of the difference values.
(2)このノイズ除去装置において、前記フィルター部が含む複数のフィルターの出力をブレンドして出力画素値を生成する合成部、を含み、前記合成部は、前記係数設定部から前記差分積分値を受け取り、前記差分積分値と第2の閾値とを比較した結果に基づいて、前記出力画素値を生成してもよい。 (2) In the noise removal device, a synthesis unit that blends outputs of a plurality of filters included in the filter unit to generate an output pixel value, and the synthesis unit receives the difference integrated value from the coefficient setting unit. The output pixel value may be generated based on a result of receiving and comparing the difference integral value with a second threshold value.
(3)このノイズ除去装置において、前記フィルター部は、FIRフィルターである第2のフィルターを含み、前記合成部は、前記差分積分値が前記第2の閾値よりも小さければ、前記第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を前記出力画素値とし、前記差分積分値が前記第2の閾値以上であれば、前記第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値と、前記第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値とを、所定の比率でブレンドして前記出力画素値としてもよい。 (3) In the noise removal device, the filter unit includes a second filter that is an FIR filter, and the synthesis unit is configured to use the first filter if the difference integral value is smaller than the second threshold value. If the pixel value of the pixel of interest that has been subjected to the filtering process is set as the output pixel value, and the difference integral value is greater than or equal to the second threshold value, the pixel of the pixel of interest that has been subjected to the filtering process by the first filter The output pixel value may be obtained by blending the value and the pixel value of the target pixel subjected to the filtering process by the second filter at a predetermined ratio.
これらの発明のノイズ除去装置は合成部を含む。合成部は、IIRでフィルター処理された画素値と、他のフィルターでフィルター処理された画素値とをブレンドして出力画素値を生成することができる。そのため、IIRのフィルター係数を新たに設定しても原画像との乖離が生じるような場合に、他のフィルターの出力をブレンドして、にじみ、ぼやけ、擬似輪郭の発生を抑制し、自然でメリハリのある出力画素値を生成できる。 The noise removal apparatuses of these inventions include a synthesis unit. The synthesizing unit can generate the output pixel value by blending the pixel value filtered by the IIR and the pixel value filtered by another filter. Therefore, if there is a discrepancy from the original image even if a new IIR filter coefficient is set, the output of other filters is blended to suppress the occurrence of blurring, blurring, and false contours. A certain output pixel value can be generated.
合成部は、係数設定部から差分積分値を受け取り、差分積分値が第2の閾値以上の場合には、原画像からの乖離が生じると判断する。このとき、第2の閾値を第1の閾値よりも大きく設定することが好ましい。IIRのフィルター係数を新たに設定してもなお原画像との乖離が生じるような場合に限って他のフィルターの出力をブレンドするので、異なる特性のフィルターを単純に、かつ頻繁に切り換える際に生じる擬似輪郭等の発生を抑えることができる。 The synthesizing unit receives the differential integral value from the coefficient setting unit, and determines that a deviation from the original image occurs when the differential integral value is equal to or greater than the second threshold value. At this time, it is preferable to set the second threshold value to be larger than the first threshold value. Since the output of other filters is blended only when the IIR filter coefficient is still set and the deviation from the original image still occurs, it occurs when the filters with different characteristics are simply and frequently switched. Generation | occurrence | production of a pseudo contour etc. can be suppressed.
ここで、ブレンドは、例えばαブレンドであってもよい。αブレンドによるブレンド値は、IIRでフィルター処理された画素値をA、他のフィルターでフィルター処理された画素値をBとすると、αA+(1−α)Bで与えられる。なお、αは、0以上、1以下の実数であり、ブレンドの割合を示す。 Here, the blend may be an α blend, for example. The blend value by α blend is given by αA + (1−α) B, where A is a pixel value filtered by IIR and B is a pixel value filtered by another filter. Α is a real number of 0 or more and 1 or less, and indicates a blend ratio.
また、他のフィルターとは、フィルター部が含む第2のフィルターであってもよい。第2のフィルターはFIRであってもよい。FIRは画像の局所的な特徴を見て適応的なフィルター処理が可能である。FIRの1種であるεフィルターは、例えばエッジ部分に生じるモスキートノイズ等を、エッジ成分を保存しつつ効果的に除去できる。 Further, the other filter may be a second filter included in the filter unit. The second filter may be FIR. FIR allows adaptive filtering by looking at local features of the image. The ε filter, which is a kind of FIR, can effectively remove, for example, mosquito noise generated at the edge portion while preserving the edge component.
合成部は、差分積分値が第2の閾値以上であれば、第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値と、第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値とを、所定の比率(例えば、上記のα=0.5)でブレンドして出力画素値としてもよい。このとき、例えばモスキートノイズ等を効果的に除去したFIRの出力をブレンドするので、原画像からの乖離を抑えつつ、自然でメリハリのある出力画素値を生成できる。 If the difference integral value is greater than or equal to the second threshold, the synthesizer may include the pixel value of the target pixel that has been subjected to the filter process using the first filter and the pixel of the target pixel that has been subjected to the filter process using the second filter. The values may be blended at a predetermined ratio (for example, α = 0.5 above) to obtain an output pixel value. At this time, for example, since the FIR output from which mosquito noise or the like is effectively removed is blended, a natural and sharp output pixel value can be generated while suppressing a deviation from the original image.
なお、合成部は、差分積分値が第2の閾値よりも小さければ、第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を出力画素値とする。 Note that if the difference integral value is smaller than the second threshold value, the synthesizing unit sets the pixel value of the target pixel subjected to the filtering process using the first filter as the output pixel value.
(4)このノイズ除去装置において、前記合成部は、前記第2の閾値よりも大きい第3の閾値と、前記差分積分値との比較を行い、前記差分積分値が前記第3の閾値以上であれば、前記第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を前記出力画素値としてもよい。 (4) In this noise removal apparatus, the synthesis unit compares a third threshold value that is larger than the second threshold value and the differential integral value, and the differential integral value is equal to or greater than the third threshold value. If there is, the pixel value of the target pixel that has been filtered by the second filter may be used as the output pixel value.
本発明によれば、合成部は、第2の閾値よりも大きい第3の閾値と、差分積分値とを比較する。このとき、第3の閾値と差分積分値との比較を、第2の閾値と差分積分値との比較よりも優先的に行ってもよい。そして、差分積分値が第3の閾値以上であれば、FIRである第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を出力画素値とする。 According to the present invention, the combining unit compares the third threshold value that is larger than the second threshold value and the difference integral value. At this time, the comparison between the third threshold value and the difference integral value may be performed with priority over the comparison between the second threshold value and the difference integral value. If the difference integral value is equal to or greater than the third threshold value, the pixel value of the target pixel that has been subjected to the filter processing by the second filter that is FIR is set as the output pixel value.
そのため、原画像からの乖離が非常に大きいと判断される場合には、合成部は、にじみ、ぼやけ、擬似輪郭の発生を抑制するために、FIRでフィルター処理された画素値を出力画素値とすることができる。 Therefore, if it is determined that the deviation from the original image is very large, the synthesis unit uses the pixel value filtered by FIR as the output pixel value in order to suppress the occurrence of blurring, blurring, and pseudo contour. can do.
このとき、係数設定部は、第1のフィルターの係数を初期化してもよい。ここで、初期化とはIIRの過去のデータを破棄することを意味する。例えば、サンプリングタイミングnの出力Y(n)が、Y(n)=αn*X(n)+(1−αn)*Y(n−1)で表される場合、係数設定部はαn=1として初期化を行う。なお、X(n)はサンプリングタイミングnの入力データであって、このとき、出力Y(n)はX(n)のみで決定される。 At this time, the coefficient setting unit may initialize the coefficient of the first filter. Here, initialization means that past data of IIR is discarded. For example, when the output Y (n) at the sampling timing n is expressed as Y (n) = α n * X (n) + (1−α n ) * Y (n−1), the coefficient setting unit Initialization is performed with n = 1. X (n) is input data at the sampling timing n, and at this time, the output Y (n) is determined only by X (n).
(5)このノイズ除去装置において、入力された原画像の画素値である入力画素値に基づいて、エッジ検出を行うエッジ検出部を含み、前記合成部は、前記エッジ検出部から前記注目画素が前記原画像のエッジを構成することを表す信号を受け取った場合、前記第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を前記出力画素値としてもよい。 (5) The noise removal apparatus includes an edge detection unit that performs edge detection based on an input pixel value that is a pixel value of the input original image, and the synthesis unit receives the target pixel from the edge detection unit. When a signal indicating that the edge of the original image is configured is received, a pixel value of a target pixel that has been filtered by the second filter may be used as the output pixel value.
本発明によれば、入力画素値に基づいて注目画素がエッジ部分に含まれるか否かを判断するエッジ検出部を含む。そして、エッジ検出部によって注目画素がエッジ部分に含まれると判断された場合、合成部は、差分積分値が第3の閾値以上であった場合と同様に、第2のフィルターの出力を出力画素値とする。 According to the present invention, the edge detection unit that determines whether or not the target pixel is included in the edge portion based on the input pixel value is included. When the edge detection unit determines that the target pixel is included in the edge portion, the synthesis unit outputs the output of the second filter as the output pixel, as in the case where the difference integral value is equal to or greater than the third threshold value. Value.
エッジ検出部は、入力画素値のみに基づいて判断が可能である。そして、差分積分値と第1〜第3の閾値との比較よりも前に、エッジ検出部の判断を係数設定部、合成部に伝えることができる。そのため、本発明のノイズ除去装置は、必要な演算以外を行わない効率的な出力画素値の生成が可能になる。 The edge detection unit can make a determination based only on the input pixel value. The judgment of the edge detection unit can be transmitted to the coefficient setting unit and the synthesis unit before the comparison between the difference integral value and the first to third threshold values. For this reason, the noise removal apparatus of the present invention can efficiently generate an output pixel value without performing a calculation other than necessary.
なお、入力画素値とは1つの画素の画素値に限らず、例えば注目画素を中心とする3×3の画素領域の画素値の入力であってもよい。また、3×3に限らず、5×5、又はその他の画素領域であってもよい。このとき、処理ブロックやフィルター毎に、複数の画素値から必要な画素値を選択して使用してもよい。 Note that the input pixel value is not limited to the pixel value of one pixel, and may be, for example, an input of a pixel value of a 3 × 3 pixel region centered on the target pixel. Further, the pixel region is not limited to 3 × 3, and may be 5 × 5 or other pixel regions. At this time, a necessary pixel value may be selected and used from a plurality of pixel values for each processing block or filter.
(6)このノイズ除去装置において、前記フィルター部は、同じ注目画素について、多段階に前記第1のフィルターによるフィルター処理を施してもよい。 (6) In this noise removal apparatus, the filter unit may perform filter processing using the first filter in multiple stages for the same target pixel.
(7)このノイズ除去装置において、前記フィルター部は、少なくとも垂直方向、水平方向の2段階で、前記第1のフィルターによるフィルター処理を施してもよい。 (7) In the noise removing device, the filter unit may perform the filtering process using the first filter in at least two stages of a vertical direction and a horizontal direction.
これらの発明では、同じ注目画素について、多段階に第1のフィルターによるフィルター処理を施す。そのため、フィルターの回路規模を抑えることが可能である。ここで、多段階とは、例えば垂直方向、水平方向の2段階であってもよい。また、フレームバッファーを有する場合には、フレーム間でのフィルター処理を加えてもよい。 In these inventions, the same target pixel is subjected to filter processing using the first filter in multiple stages. Therefore, it is possible to reduce the circuit scale of the filter. Here, the multi-stage may be, for example, two stages in the vertical direction and the horizontal direction. In addition, when a frame buffer is provided, filtering between frames may be added.
(8)このノイズ除去装置において、前記フィルター部は、前記第1のフィルターとして下記式(1)を満たすIIRフィルターを含んでもよい。 (8) In the noise removing device, the filter unit may include an IIR filter that satisfies the following formula (1) as the first filter.
但し、y(n)は、サンプリングタイミングnにおける出力であり、x(n)は、サンプリングタイミングnにおける入力であり、αnは、フィルター係数であり、y(n−1)は、サンプリングタイミングn−1における出力である。 However, y (n) is an output at sampling timing n, x (n) is an input at sampling timing n, α n is a filter coefficient, and y (n−1) is sampling timing n. The output at -1.
(9)このノイズ除去装置において、前記係数設定部は、前記差分積分値と前記第1の閾値との比較結果に基づいて、前記差分積分値が前記第1の閾値未満である回数をカウントするカウンターを含み、前記式(1)のフィルター係数αnを、前記カウンターのカウント値の逆数としてもよい。 (9) In this noise removal apparatus, the coefficient setting unit counts the number of times that the difference integral value is less than the first threshold based on a comparison result between the difference integral value and the first threshold value. A counter may be included, and the filter coefficient α n in the equation (1) may be the reciprocal of the count value of the counter.
(10)このノイズ除去装置において、前記係数設定部は、前記差分積分値と前記第1の閾値との比較を色成分の各々について行ってもよい。 (10) In this noise removal apparatus, the coefficient setting unit may compare the difference integral value with the first threshold value for each color component.
これらの発明によれば、式(1)に従う回路規模の小さなIIRによって、画像の局所的な特徴に応じて係数を可変とし、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制することができる。 According to these inventions, the IIR having a small circuit scale according to the equation (1) can change the coefficient according to the local characteristics of the image, and can effectively suppress blurring and blurring of the image.
また、係数設定部が計算するフィルター係数は式(1)のαnだけであり、係数設定部の回路規模も小さく抑えることができる。係数設定部は、差分積分値が第1の閾値未満である回数をカウントするカウンターを含み、カウント値の逆数をαnとしてもよい。このとき、簡単な構成のカウンターを用いることで、回路規模抑制の効果を高めることができる。 Further, the filter coefficient calculated by the coefficient setting unit is only α n in the equation (1), and the circuit scale of the coefficient setting unit can be reduced. The coefficient setting unit may include a counter that counts the number of times that the difference integral value is less than the first threshold, and the inverse of the count value may be α n . At this time, the effect of suppressing the circuit scale can be enhanced by using a counter having a simple configuration.
ここで、色成分毎に差分積分値と第1の閾値とが比較されることで、いずれかの色成分でのみ原画像との乖離がある場合を検出することができる。なお、比較は色成分毎が好ましいが、原画像との乖離があった場合に設定する新たなフィルター係数αnは、色ずれ等の発生を回避するために全色成分で共通であることが好ましい。 Here, by comparing the difference integral value and the first threshold value for each color component, it is possible to detect a case where there is a deviation from the original image only in any one of the color components. The comparison is preferably performed for each color component, but the new filter coefficient α n set when there is a deviation from the original image may be common to all color components in order to avoid the occurrence of color misregistration and the like. preferable.
(11)このノイズ除去装置において、前記カウンターは、前記式(1)のフィルター係数αnに上限値を設定してもよい。 (11) In this noise removal apparatus, the counter may set an upper limit value for the filter coefficient α n of the equation (1).
本発明によれば、IIRの効果、および実効タップ長の増加による演算精度を鑑みて、フィルター係数αnに上限値を設定する。αnの上限値は入力される画像に依存性があるが、例えば、1/9、1/11、又は1/15といった値でもよい。 According to the present invention, the upper limit value is set for the filter coefficient α n in view of the effect of IIR and the calculation accuracy due to the increase in effective tap length. The upper limit value of α n depends on the input image, but may be 1/9, 1/11, or 1/15, for example.
(12)本発明は、前記のいずれかに記載のノイズ除去装置を含む電子機器である。 (12) The present invention is an electronic apparatus including the noise removal device according to any one of the above.
本発明によれば、IIRを主体として小さい回路規模でノイズを効果的に除去すると共に、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制するノイズ除去装置を含む電子機器を提供することができる。ここで、電子機器に含まれるノイズ除去装置は、ノイズ除去回路といったハードウェアであってもよいし、ソフトウェアでノイズ除去の機能が実現されてもよい。 According to the present invention, it is possible to provide an electronic apparatus including a noise removing device that effectively removes noise with a small circuit scale mainly using IIR, and that effectively suppresses blurring and blurring of an image. Here, the noise removal device included in the electronic device may be hardware such as a noise removal circuit, or a noise removal function may be realized by software.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1.第1実施形態
本発明の第1実施形態について図1〜図6および図10を参照して説明する。
1. 1st Embodiment 1st Embodiment of this invention is described with reference to FIGS. 1-6 and FIG.
1.1.ノイズ除去装置の概要
図1は本実施形態のノイズ除去装置10の概要を表すブロック図である。図1では、ノイズ除去装置10の主要な機能ブロックのみを図示しており、詳細なブロック図については後述する。
1.1. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a noise removing device 10 according to the present embodiment. In FIG. 1, only main functional blocks of the noise removal apparatus 10 are shown, and a detailed block diagram will be described later.
ノイズ除去装置10は、係数設定部22、フィルター部30、合成部40を含む。フィルター部30はIIRである第1のフィルター37と、FIRである第2のフィルター38を含む。 The noise removal apparatus 10 includes a coefficient setting unit 22, a filter unit 30, and a synthesis unit 40. The filter unit 30 includes a first filter 37 that is an IIR and a second filter 38 that is an FIR.
ノイズ除去装置10は、入力された原画像の画素値である入力画素値200を受け取って、出力画素値202を生成する。ここで、原画像のデータは走査によって注目画素を変化させながらノイズ除去装置10に入力される。本実施形態の入力画素値200は、注目画素の画素値を含む複数の画素値で構成されているものとする。また、出力画素値202はフィルター処理でノイズを除去した後の注目画素の画素値であるとする。 The noise removal apparatus 10 receives an input pixel value 200 that is a pixel value of the input original image, and generates an output pixel value 202. Here, the original image data is input to the noise removing apparatus 10 while changing the target pixel by scanning. It is assumed that the input pixel value 200 of this embodiment is composed of a plurality of pixel values including the pixel value of the target pixel. Further, it is assumed that the output pixel value 202 is the pixel value of the target pixel after noise is removed by filtering.
フィルター部30は、少なくとも第1のフィルター37を含む。第1のフィルター37は、ノイズ除去装置10における主要なフィルターであって、小さい回路規模でノイズを効果的に除去できるIIRである。例えば、原画像におけるブロックノイズ、量子化ノイズ、諧調ノイズ等は、原画像の広い領域を見てノイズ除去を行うことが好ましい。IIRは、フィードバックを取り入れて、現実の遅延手段などの規模が小さくても、実効的なタップ長(実効タップ長)の大きい平滑化フィルターを実現できる。 The filter unit 30 includes at least a first filter 37. The first filter 37 is a main filter in the noise removing apparatus 10 and is an IIR that can effectively remove noise with a small circuit scale. For example, block noise, quantization noise, gradation noise, and the like in the original image are preferably removed by looking at a wide area of the original image. IIR can implement a smoothing filter having a large effective tap length (effective tap length) even if the scale of an actual delay means is small by incorporating feedback.
例えば、図10(A)は、ブロックノイズを含む原画像300の図である。小さな丸印は画素に対応し、原画像300は水平方向にN画素、垂直方向にM画素を含む。このとき、圧縮処理の単位として例えば8×8のブロックサイズが使用され、図10(A)のB0、B1で示す部分等にブロックノイズが生じるとする。 For example, FIG. 10A is a diagram of an original image 300 including block noise. Small circles correspond to pixels, and the original image 300 includes N pixels in the horizontal direction and M pixels in the vertical direction. At this time, it is assumed that, for example, an 8 × 8 block size is used as a unit of compression processing, and block noise is generated in portions indicated by B 0 and B 1 in FIG.
図10(B)は、図10(A)の領域304に含まれる画素の画素値の輝度Yを、画素順nに対応させて並べたものである。なお、実際にはデータは離散的であるが、分かりやすさのために連続的に表示している。原画像では、図10(B)のx(n)のように図10(A)のB0、B1に対応する部分で輝度Yのギャップが生じている。つまり、ブロックノイズが発生している。 FIG. 10B shows the luminance Y of the pixel values of the pixels included in the region 304 of FIG. 10A arranged in correspondence with the pixel order n. Actually, the data is discrete, but is displayed continuously for easy understanding. In the original image, a gap of luminance Y is generated at a portion corresponding to B 0 and B 1 in FIG. 10A as x (n) in FIG. That is, block noise is generated.
図10(B)のy(n)は、IIRによるフィルター処理(平滑化)の結果を表している。このとき、ブロックノイズが消え、なめらかなグラデーションが得られる。つまり、ノイズのない、自然な出力画像が得られる。 In FIG. 10B, y (n) represents the result of filtering (smoothing) by IIR. At this time, the block noise disappears and a smooth gradation is obtained. That is, a natural output image without noise can be obtained.
ここで、固定のブロックサイズを用いる圧縮処理が行われた原画像だけが入力されるならば、ブロックノイズの発生位置は既知である。このとき、例えば3×3の局所的な領域の画素値を入力するFIRでもノイズ除去は可能である(図10(A)の領域302参照)。 Here, if only an original image that has been subjected to compression processing using a fixed block size is input, the occurrence position of block noise is known. At this time, for example, noise can also be removed by FIR that inputs pixel values of a 3 × 3 local area (see area 302 in FIG. 10A).
しかしながら、ノイズ除去装置としての使い勝手を向上させるには、様々な種類の原画像の入力が可能であることが好ましい。例えば、H.264では可変ブロックサイズを採用しており、ブロックノイズの発生位置はデコーダーから情報を得る手段がない限りは画像に依存し不明である。そのため、IIRを用いて、原画像の広い領域を見てノイズ除去を行うことが好ましい。よって、本実施形態のノイズ除去装置10は、IIR(第1のフィルター37)を主体としたフィルター処理を行う。 However, in order to improve the usability as a noise removing device, it is preferable that various types of original images can be input. For example, H.M. H.264 employs a variable block size, and the position where block noise occurs depends on the image and is unknown unless there is a means for obtaining information from the decoder. Therefore, it is preferable to perform noise removal using IIR while looking at a wide area of the original image. Therefore, the noise removal apparatus 10 of the present embodiment performs a filter process mainly using IIR (first filter 37).
ここで、第1のフィルター37が、例えば平均値程度に収束させるという固定的な特性である場合、エッジ部分等までも平滑化して、かえって不自然な出力画像を生成する可能性がある。 Here, when the first filter 37 has a fixed characteristic of converging to, for example, an average value, there is a possibility that even an edge portion or the like is smoothed to generate an unnatural output image.
本実施形態のノイズ除去装置10では、係数設定部22が原画像の局所的な特徴に応じて、第1のフィルター37の係数222の設定を行う。そのため、特性は固定的にならず、例えば原画像との大きな乖離が生じるような場合に過去のデータを破棄(フィードバックの遮断)することも可能であり、自然な出力画像を生成できる。 In the noise removing apparatus 10 of the present embodiment, the coefficient setting unit 22 sets the coefficient 222 of the first filter 37 according to the local characteristics of the original image. Therefore, the characteristics are not fixed. For example, when there is a large deviation from the original image, the past data can be discarded (feedback is cut off), and a natural output image can be generated.
このとき、係数設定部22は、第1のフィルター37によるフィルター処理が施された注目画素の画素値237と、フィルター処理が施される前の注目画素の画素値(入力画素値200の一部)との差分値を求める。そして、係数設定部22は、その差分値を積分した値である差分積分値に基づいて調整した係数222を設定する。このとき、原画像の局所的な特徴を、原画像からの乖離を表す差分積分値から間接的に把握することができ、係数222を調整して第1のフィルター37の特性を変化させることができる。 At this time, the coefficient setting unit 22 selects the pixel value 237 of the target pixel that has been subjected to the filter processing by the first filter 37 and the pixel value of the target pixel before the filter processing (part of the input pixel value 200). ) And the difference value. And the coefficient setting part 22 sets the coefficient 222 adjusted based on the difference integral value which is the value which integrated the difference value. At this time, a local feature of the original image can be indirectly grasped from a difference integral value representing a deviation from the original image, and the characteristic of the first filter 37 can be changed by adjusting the coefficient 222. it can.
さらに、本実施形態のノイズ除去装置10は、出力段に合成部40を備え、フィルター部30には第2のフィルター38を含む。合成部40は、通常は第1のフィルター37の出力である画素値237を出力画素値202とする。 Furthermore, the noise removal apparatus 10 of the present embodiment includes a synthesis unit 40 at the output stage, and the filter unit 30 includes a second filter 38. The synthesizing unit 40 sets the pixel value 237 that is normally the output of the first filter 37 as the output pixel value 202.
しかし、合成部40は、係数設定部22からの差分積分値250に基づいて、原画像からの乖離の状態を把握し、必要な場合には第1のフィルター37の出力である画素値237と第2のフィルター38の出力である画素値238とをブレンドして出力画素値202とする。このとき、合成部40は、差分積分値250に基づいて、第2のフィルター38の出力である画素値238を出力画素値202とすることがあってもよい。 However, the synthesizing unit 40 grasps the state of deviation from the original image based on the difference integral value 250 from the coefficient setting unit 22 and, if necessary, the pixel value 237 that is the output of the first filter 37 and The pixel value 238 that is the output of the second filter 38 is blended to obtain an output pixel value 202. At this time, the synthesis unit 40 may set the pixel value 238 that is the output of the second filter 38 as the output pixel value 202 based on the difference integral value 250.
合成部40は、原画像からの乖離が大きいときに、第2のフィルターの出力である画素値238を用いて出力画素値202を生成することで、より自然でメリハリのある出力画像が生成されるようにすることができる。 When the deviation from the original image is large, the synthesizer 40 generates the output pixel value 202 using the pixel value 238 that is the output of the second filter, thereby generating a more natural and sharp output image. You can make it.
本実施形態では、フィルター部30は、FIRである第2のフィルター38を含む。FIRは画像の局所的な特徴を見て適応的なフィルター処理が可能である。FIRは、例えばエッジ部分に生じるモスキートノイズ等を効果的に除去できる。 In the present embodiment, the filter unit 30 includes a second filter 38 that is FIR. FIR allows adaptive filtering by looking at local features of the image. FIR can effectively remove, for example, mosquito noise generated at the edge portion.
1.2.第1および第2のフィルター
本実施形態のノイズ除去装置10では、フィルター部30はIIRである第1のフィルター37と、FIRである第2のフィルター38を含む。
1.2. 1st and 2nd filter In the noise removal apparatus 10 of this embodiment, the filter part 30 contains the 1st filter 37 which is IIR, and the 2nd filter 38 which is FIR.
第1のフィルター37は、下記式(1)を満たすIIRである。 The first filter 37 is an IIR that satisfies the following formula (1).
但し、y(n)は、サンプリングタイミングnにおける出力であり、x(n)は、サンプリングタイミングnにおける入力であり、αnは、フィルター係数であり、y(n−1)は、サンプリングタイミングn−1における出力である。 However, y (n) is an output at sampling timing n, x (n) is an input at sampling timing n, α n is a filter coefficient, and y (n−1) is sampling timing n. The output at -1.
図1を参照すると、式(1)のx(n)は入力画素値200のうちの注目画素の画素値が対応する。また、式(1)のy(n)は画素値237が対応する。本実施形態では、サンプリングタイミングがnからn+1へと変化すると、走査によって注目画素が隣接する画素(又は次の行の先頭画素)へとシフトする。 Referring to FIG. 1, x (n) in Expression (1) corresponds to the pixel value of the target pixel in the input pixel value 200. In addition, the pixel value 237 corresponds to y (n) in Expression (1). In the present embodiment, when the sampling timing changes from n to n + 1, the pixel of interest is shifted to an adjacent pixel (or the first pixel in the next row) by scanning.
ここで、図1の係数設定部22は、係数222として式(1)のフィルター係数αnを設定する。式(1)からz平面上では、第1のフィルター37は式(2)の応答を持つ。 Here, the coefficient setting unit 22 in FIG. 1 sets the filter coefficient α n of Expression (1) as the coefficient 222. From the equation (1), on the z plane, the first filter 37 has a response of the equation (2).
すると、極点が安定極となるようにフィルター係数αnは0≦αn≦1である必要がある。ここで、αn=1の場合、式(1)は式(3)のようになり、過去のデータを破棄することができる。なお、この例に限らず、係数αnを変更することでIIRの特性を変更することが可能である。 Then, the filter coefficient α n needs to satisfy 0 ≦ α n ≦ 1 so that the pole becomes a stable pole. Here, when α n = 1, Expression (1) becomes Expression (3), and past data can be discarded. The present invention is not limited to this example, and the IIR characteristics can be changed by changing the coefficient α n .
一方、第2のフィルター38は、式(4)〜(6)に従うFIRである。具体的には一種のεフィルターであり、非線形フィルターである。 On the other hand, the 2nd filter 38 is FIR according to Formula (4)-(6). Specifically, it is a kind of ε filter, which is a nonlinear filter.
ここで、式(4)のkは注目画素を中心とする領域における周辺画素を表す番号である。再び、図1を用いて説明すると、本実施形態の入力画素値200は、注目画素の画素値を含む複数の画素値で構成されている。このとき、x(n)は入力画素値200のうちの注目画素の画素値が対応する。そして、x(n+k)は入力画素値200のうちの注目画素以外の周辺画素の画素値が対応する。また、式(4)のy(n)は画素値238が対応する。 Here, k in Expression (4) is a number representing a peripheral pixel in a region centered on the target pixel. Referring again to FIG. 1, the input pixel value 200 of this embodiment is composed of a plurality of pixel values including the pixel value of the target pixel. At this time, x (n) corresponds to the pixel value of the target pixel in the input pixel value 200. Then, x (n + k) corresponds to the pixel values of peripheral pixels other than the target pixel in the input pixel value 200. Further, y (n) in Expression (4) corresponds to the pixel value 238.
また、式(4)のβkは式(6)を満たすローパスフィルタ係数である。ただし、tを差分値(ここでは、周辺画素の画素値と注目画素の画素値との差分)として、関数F(t)は式(5)を満たす。ε1、ε2はともに正の閾値であって、ε1<ε2を満たす。図1の係数設定部22によってフィルター係数βkは動的に変化してもよいが、本実施形態ではβkは予め定められているものとする。 In addition, β k in Equation (4) is a low-pass filter coefficient that satisfies Equation (6). However, the function F (t) satisfies Expression (5), where t is a difference value (here, the difference between the pixel value of the peripheral pixel and the pixel value of the target pixel). ε 1 and ε 2 are both positive threshold values and satisfy ε 1 <ε 2 . The filter coefficient β k may be dynamically changed by the coefficient setting unit 22 in FIG. 1, but β k is determined in advance in the present embodiment.
なお、別の実施形態として、第2のフィルター38は、|x(n+k)−x(n)|>ε2となるkをカウントし、そのカウント値が一定値以上の場合にF(t)=tとする非線形フィルターであってもよい。 As another embodiment, the second filter 38 counts k satisfying | x (n + k) −x (n) |> ε 2, and F (t) when the count value is equal to or larger than a certain value. = T may be a non-linear filter.
1.3.入力画素値
本実施形態のノイズ除去装置10は、原画像のデータを入力画素値200として受け取る。本実施形態では、第2のフィルター38が適切な出力を行うために、1つの注目画素だけでなく、その周辺画素の画素値も含めて入力画素値200として受け取る必要がある。
1.3. Input Pixel Value The noise removal apparatus 10 according to the present embodiment receives original image data as an input pixel value 200. In the present embodiment, in order for the second filter 38 to perform an appropriate output, it is necessary to receive not only one pixel of interest but also the pixel values of its peripheral pixels as the input pixel value 200.
図2(A)は、原画像300と注目画素との対応を説明するための図である。原画像300は水平方向にN画素、垂直方向にM画素を含む。その画素Pijは画素の位置に応じて添え字が付されている。添え字iはMまでの自然数であり垂直方向のiライン目の画素であることを示す。添え字jはNまでの自然数であり水平方向のjカラム目の画素であることを示す。なお、図2(B)では、画素Pijの画素値もPijと表現している。 FIG. 2A is a diagram for explaining the correspondence between the original image 300 and the target pixel. The original image 300 includes N pixels in the horizontal direction and M pixels in the vertical direction. The pixel P ij is suffixed according to the position of the pixel. The subscript i is a natural number up to M and indicates the pixel on the i-th line in the vertical direction. The subscript j is a natural number up to N and indicates the pixel in the jth column in the horizontal direction. In FIG. 2 (B), the pixel value of the pixel P ij is also expressed as P ij.
画素Pijの画素値は、例えばRGBそれぞれ6ビットのデータを有する18ビットデータであってもよいし、Gが6ビット、RとBは5ビットのデータを有する16ビットデータであってもよい。また、本実施形態のようにYCbCrなどのデータフォーマットであってもよい。 The pixel value of the pixel P ij may be, for example, 18-bit data having 6-bit data for each of RGB, or G may be 6-bit data, and R and B may be 16-bit data having 5-bit data. . Also, a data format such as YCbCr may be used as in the present embodiment.
図2(B)は、本実施形態のノイズ除去装置10へと入力される入力画素値200を説明する図である。例えば、注目画素がP34の場合、P34を中心とした3×3の領域の画素(図2(A)の領域302)の画素値が入力画素値200となる。そのうち、注目画素P34の画素値を特に入力画素値200Aとして区別する。 FIG. 2B is a diagram for explaining an input pixel value 200 input to the noise removing device 10 of the present embodiment. For example, when the target pixel is P 34 , the pixel value of the pixel in the 3 × 3 region centered on P 34 (region 302 in FIG. 2A) is the input pixel value 200. Among them, the pixel value of the target pixel P 34 is particularly distinguished as the input pixel value 200A.
図2(B)の例では、メモリーREG0〜REG8は図外のクロックに同期して画素値をシフトさせながら、ノイズ除去装置への入力画素値200を出力する。ラインメモリー1とラインメモリー2は、それぞれ1つ前のライン、2つ前のラインの画素値を保持するラインメモリーである。 In the example of FIG. 2B, the memories REG 0 to REG 8 output the input pixel value 200 to the noise removal device while shifting the pixel value in synchronization with a clock outside the drawing. The line memory 1 and the line memory 2 are line memories that hold the pixel values of the previous line and the previous line, respectively.
この例では注目画素が画素P34である場合についてのみ図示しているが、前記のように、図外のクロックに同期して保持される画素値は変化(シフト)する。例えば1クロック後には、REG4には新たに注目画素となったP35の画素値が保持される。 In this example, only the case where the target pixel is the pixel P 34 is illustrated, but as described above, the pixel value held in synchronization with a clock (not shown) changes (shifts). For example, after one clock, REG 4 holds the pixel value of P 35 that has newly become the target pixel.
ここで、図2(B)に図示する例を用いて、第1のフィルター、第2のフィルターへの入力値について説明する。まず、IIRである第1のフィルターは、式(1)のように1つの画素値x(n)だけを必要とする。つまり、第1のフィルターでは、入力画素値200のうち、入力画素値200Aだけを受け取ってx(n)として用いる。 Here, input values to the first filter and the second filter will be described with reference to an example illustrated in FIG. First, the first filter, which is an IIR, requires only one pixel value x (n) as shown in Equation (1). That is, in the first filter, only the input pixel value 200A among the input pixel values 200 is received and used as x (n).
FIRである第2のフィルターは、式(4)のように、x(n)である注目画素P34の入力画素値200Aだけでなく、3×3の領域内の周辺画素P23、P24、P25、P33、P35、P43、P44、P45の画素値をx(n+k)として受け取る必要がある。このとき、式(4)のkは例えば−4から4までの値であって、x(n−4)がP23の画素値、x(n−3)がP24の画素値、…、x(n+3)がP44の画素値、x(n+4)がP45の画素値に対応してもよい。 The second filter is a FIR, as in equation (4), as well as the input pixel value 200A of the pixel of interest P 34 is x (n), peripheral pixels P 23 in the 3 × 3 region, P 24 , P 25 , P 33 , P 35 , P 43 , P 44 , and P 45 pixel values need to be received as x (n + k). In this case, the k of the formula (4) a value of e.g. -4 to 4, the pixel values of x (n-4) is P 23, x (n-3 ) is a pixel value of P 24, ..., pixel values of x (n + 3) is P 44, x (n + 4 ) may correspond to the pixel values of P 45.
1.4.ノイズ除去装置の詳細
図3は本実施形態のノイズ除去装置10の詳細を表すブロック図である。なお、主要なブロックについては図1と同じであり同じ符号を付している。よって、重複する説明は省略する。
1.4. Details of Noise Removal Device FIG. 3 is a block diagram showing details of the noise removal device 10 of the present embodiment. The main blocks are the same as those in FIG. Therefore, the overlapping description is omitted.
本実施形態のノイズ除去装置10は、図1に記載の係数設定部22、フィルター部30、合成部40の他に、エッジ検出部20を含む。エッジ検出部20は、入力画素値200のみに基づいて注目画素が急峻なエッジ部分に含まれるか否かを判断する。 The noise removal apparatus 10 of this embodiment includes an edge detection unit 20 in addition to the coefficient setting unit 22, the filter unit 30, and the synthesis unit 40 illustrated in FIG. The edge detection unit 20 determines whether or not the target pixel is included in the steep edge portion based only on the input pixel value 200.
そして、注目画素が急峻なエッジ部分に含まれる場合には、係数設定部22や合成部40がフィルター係数や出力画素値を調整、生成する前に、IIR出力の画素値を用いないことを制御信号220によって伝えることができる。そのため、本実施形態のノイズ除去装置10は、必要な演算以外を行わない効率的な出力画素値202の生成が可能になる。 When the target pixel is included in a steep edge portion, control is performed so that the coefficient setting unit 22 and the synthesis unit 40 do not use the pixel value of the IIR output before adjusting and generating the filter coefficient and the output pixel value. Signal 220 can convey. Therefore, the noise removal apparatus 10 of the present embodiment can efficiently generate the output pixel value 202 that does not perform operations other than necessary.
ここで、本実施形態のフィルター部30および合成部40は、IIRのフィルター処理および必要な画素値の生成を多段階に行う。具体的には、垂直方向、水平方向の2段階で行う。このことは、フィルター部30および合成部40の演算等の処理の負荷を減らし、回路規模の増加を抑制する効果がある。また、フレームバッファーを有する場合には、フレーム間でのIIRのフィルター処理を加えることも可能である。 Here, the filter unit 30 and the synthesis unit 40 of the present embodiment perform IIR filter processing and generation of necessary pixel values in multiple stages. Specifically, it is performed in two stages, the vertical direction and the horizontal direction. This has the effect of reducing the processing load of the filter unit 30 and the synthesis unit 40 and suppressing the increase in circuit scale. If a frame buffer is provided, it is possible to add IIR filtering between frames.
この多段階処理のため、図3のように、フィルター部30は、垂直IIRフィルター31(以下、単に垂直IIR31とも表現する)、水平IIRフィルター32(以下、単に水平IIR32とも表現する)を含む。なお、FIRフィルターについては2次元の処理を行い、フィルター部30は1つの2次元FIRフィルター34(以下、単に2次元FIR34とも表現する)を含む。 For this multi-stage processing, as shown in FIG. 3, the filter unit 30 includes a vertical IIR filter 31 (hereinafter also simply referred to as vertical IIR 31) and a horizontal IIR filter 32 (hereinafter also simply referred to as horizontal IIR 32). The FIR filter performs two-dimensional processing, and the filter unit 30 includes one two-dimensional FIR filter 34 (hereinafter also simply referred to as a two-dimensional FIR 34).
垂直方向の処理とは例えば図2(A)のように注目画素がP34である場合に1つ前のサンプリングタイミングにおける注目画素がP24(1つ上の隣接画素)であるように扱うことをいう。また、水平方向の処理とは例えば図2(A)のように注目画素がP34である場合に1つ前のサンプリングタイミングにおける注目画素がP33(1つ左の隣接画素)であるように扱うことをいう。 Target pixel pixel of interest in the preceding sampling timing in the case of P 34 be treated as a P 24 (one on the neighboring pixels) as shown in FIG example is the vertical direction of the process 2 (A) Say. Also, the horizontal processing means that when the pixel of interest is P 34 as shown in FIG. 2A, for example, the pixel of interest at the previous sampling timing is P 33 (one pixel adjacent to the left). Say to handle.
このとき、垂直方向の処理と水平方向の処理とはシーケンシャルに行われる。よって、垂直方向の処理の実行時には、垂直IIR31が図1の第1のフィルター37に対応し、画素値231が図1の画素値237に対応する。また、水平方向の処理の実行時には、水平IIR32が図1の第1のフィルター37に対応し、画素値232が図1の画素値237に対応する。このとき、IIRを構成する物理的な回路は、本実施形態のように垂直IIR31と水平IIR32とで共用されてもよいし、個別に存在してもよい。 At this time, the processing in the vertical direction and the processing in the horizontal direction are performed sequentially. Therefore, when executing the processing in the vertical direction, the vertical IIR 31 corresponds to the first filter 37 in FIG. 1, and the pixel value 231 corresponds to the pixel value 237 in FIG. Further, when executing the processing in the horizontal direction, the horizontal IIR 32 corresponds to the first filter 37 in FIG. 1, and the pixel value 232 corresponds to the pixel value 237 in FIG. At this time, physical circuits constituting the IIR may be shared by the vertical IIR 31 and the horizontal IIR 32 as in the present embodiment, or may exist individually.
そして、係数設定部22が設定する係数222は、垂直IIR31と水平IIR32のそれぞれに出力される。つまり、本実施形態の係数設定部22は、垂直IIR31用の係数設定部と水平IIR32用の係数設定部とを含み(図示せず)、それぞれが独立に係数を演算で求めて、係数222として出力する。係数設定部22が受け取るフィルター処理後の画素値230は、図1の画素値237に対応する。ここでは、係数設定部22は、画素値230として、画素値231および画素値232を受け取る。なお、2次元FIR34は図1の第2のフィルター38に対応し、画素値234が図1の画素値238に対応する。 The coefficient 222 set by the coefficient setting unit 22 is output to each of the vertical IIR 31 and the horizontal IIR 32. That is, the coefficient setting unit 22 of the present embodiment includes a coefficient setting unit for the vertical IIR 31 and a coefficient setting unit for the horizontal IIR 32 (not shown), and each independently calculates a coefficient as a coefficient 222. Output. The filtered pixel value 230 received by the coefficient setting unit 22 corresponds to the pixel value 237 in FIG. Here, the coefficient setting unit 22 receives the pixel value 231 and the pixel value 232 as the pixel value 230. The two-dimensional FIR 34 corresponds to the second filter 38 in FIG. 1, and the pixel value 234 corresponds to the pixel value 238 in FIG.
また、合成部40は、垂直合成部41、水平合成部42を含む。垂直IIR31の出力である画素値231については、垂直合成部41が必要に応じてブレンドを行う。また、水平IIR32の出力である画素値232については、水平合成部42が必要に応じてブレンドを行う。 The combining unit 40 includes a vertical combining unit 41 and a horizontal combining unit 42. For the pixel value 231 that is the output of the vertical IIR 31, the vertical composition unit 41 performs blending as necessary. For the pixel value 232 that is the output of the horizontal IIR 32, the horizontal composition unit 42 performs blending as necessary.
このとき、2次元FIR34の出力である画素値234とのブレンドは、出力画素値202を生成する水平合成部42で行われる。そのため、垂直合成部41は、画素値234ではなく入力画素値200Aを入力する。 At this time, blending with the pixel value 234 that is the output of the two-dimensional FIR 34 is performed by the horizontal synthesis unit 42 that generates the output pixel value 202. Therefore, the vertical composition unit 41 inputs the input pixel value 200A instead of the pixel value 234.
1.5.原画像における急峻なエッジ部分の扱い
前記のように、本実施形態のノイズ除去装置10は、IIRを主体としてノイズ除去を行う。しかし、例えば原画像における急峻なエッジ部分は、IIRのフィルター処理には不向きな場合がある。つまり、フィルター係数を変更したとしても、不自然な画像を生成する画素値を出力してしまう場合がある。
1.5. Handling of steep edge portion in original image As described above, the noise removal apparatus 10 of the present embodiment performs noise removal mainly by IIR. However, for example, a sharp edge portion in the original image may not be suitable for IIR filtering. That is, even if the filter coefficient is changed, a pixel value that generates an unnatural image may be output.
このような場合、直ちにFIRによるフィルター処理のみを行うように切り換える方が処理の効率がよい。エッジ検出部20は、入力画素値200のみに基づいて注目画素が急峻なエッジ部分に含まれるか否かを判断する。そして、含まれる場合には、制御信号220によって係数設定部22や合成部40が無駄な演算を行うことを回避させることができる。 In such a case, it is more efficient to perform switching so that only filter processing by FIR is performed immediately. The edge detection unit 20 determines whether or not the target pixel is included in the steep edge portion based only on the input pixel value 200. If included, the control signal 220 can prevent the coefficient setting unit 22 and the combining unit 40 from performing useless calculations.
エッジ検出部20は入力画素値200を受け取り、注目画素と周辺画素の画素値の差分の絶対値(以下、差分絶対値)を積算する。 The edge detection unit 20 receives the input pixel value 200 and integrates the absolute value of the difference between the pixel values of the target pixel and the surrounding pixels (hereinafter, the difference absolute value).
本実施形態では、入力画素値200は3×3の領域の画素の画素値を含む。式(7)のkは注目画素を中心とする領域における周辺画素を表す番号であり、前記のFIRの場合と同じである。 In the present embodiment, the input pixel value 200 includes pixel values of pixels in a 3 × 3 region. In Expression (7), k is a number representing a peripheral pixel in a region centered on the target pixel, and is the same as in the case of the FIR.
エッジ検出部20は、式(7)の差分絶対値a(n)が閾値The以上の場合に、直ちにFIRによるフィルター処理のみを行わせる制御信号220を出力する。ここで、閾値Theは、例えば様々な画像について統計をとることで得られる値であって予め定められていてもよいし、使用者がノイズ除去装置の使用時に設定してもよい。 Edge detection unit 20, if the expression absolute difference a (n) is equal to or larger than the threshold Th e (7), and outputs a control signal 220 to immediately perform only filtering by FIR. Here, the threshold Th e may be, for example, various images for previously determined a value obtained by taking statistics, user may set the time of use of the noise removal device.
1.6.IIRの係数の調整
式(7)の差分絶対値a(n)が閾値The未満の場合には、本実施形態のノイズ除去装置10は、IIRの出力を用いて出力画素値を生成する。このとき、係数設定部22は、注目画素について、垂直IIR31、水平IIR32によるフィルター処理前後の画素値の差分値を求める。そして、それらの差分値を積分した値である差分積分値に基づいて、原画像と乖離したか否かを判断する。
1.6. Adjustment of IIR Coefficients When the difference absolute value a (n) in Expression (7) is less than the threshold value Th e , the noise removal apparatus 10 of this embodiment generates an output pixel value using the output of the IIR. At this time, the coefficient setting unit 22 obtains a difference value between pixel values before and after the filter processing by the vertical IIR 31 and the horizontal IIR 32 for the target pixel. Then, based on a difference integral value that is a value obtained by integrating these difference values, it is determined whether or not the original image has deviated.
係数設定部22は、差分積分値が閾値Th1以上の場合に原画像との乖離が発生しそうであると判断する。そして、式(1)のフィルター係数αnを調整してIIRの出力を追従させる。係数設定部22について、以下に図4〜図5を用いて説明する。なお、図1〜図3と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。 The coefficient setting unit 22 determines that a deviation from the original image is likely to occur when the differential integral value is equal to or greater than the threshold Th 1 . Then, the filter coefficient α n in the equation (1) is adjusted to follow the output of the IIR. The coefficient setting unit 22 will be described below with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIGS. 1-3, and description is abbreviate | omitted.
図4は、係数設定部とIIRの構成を説明するための図である。垂直IIR31、水平IIR32は、本実施形態において物理的に同じ回路であり、処理に応じてx(n)、y(n)に適当な信号が割り当てられるものとする。 FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the coefficient setting unit and the IIR. The vertical IIR 31 and the horizontal IIR 32 are physically the same circuit in this embodiment, and appropriate signals are assigned to x (n) and y (n) according to processing.
つまり、図2(B)、図3も参照して説明すると、垂直方向の処理をする場合にはIIRフィルターは垂直IIR31であり、x(n)には注目画素の入力画素値200Aが、y(n)には画素値231が対応する。そして、水平方向の処理をする場合には、IIRフィルターは水平IIR32であり、x(n)には画素値241が、y(n)には画素値232が対応する。なお、前記のように本実施形態の係数設定部22は、垂直IIR31用の係数設定部と水平IIR32用の係数設定部とを独立に含んでいる(図示せず)。しかし、それぞれの構成および演算処理は同じであるため、図4のように重複を避けて図示して説明を行う。 That is, with reference to FIGS. 2B and 3 as well, in the case of processing in the vertical direction, the IIR filter is the vertical IIR 31, and the input pixel value 200 A of the target pixel is y (x), The pixel value 231 corresponds to (n). When processing in the horizontal direction, the IIR filter is the horizontal IIR 32, and the pixel value 241 corresponds to x (n) and the pixel value 232 corresponds to y (n). As described above, the coefficient setting unit 22 of this embodiment includes a coefficient setting unit for the vertical IIR 31 and a coefficient setting unit for the horizontal IIR 32 independently (not shown). However, since the respective configurations and calculation processes are the same, the description will be made while avoiding duplication as shown in FIG.
図4の垂直IIR31(又は、水平IIR32)は、加算器60、61および乗算器65によって、前記の式(1)の演算を行う。ここで、乗算器65が用いる係数1−αnは係数設定部22から与えられる。また、遅延回路70によってy(n−1)を得ることができる。遅延回路70、および係数設定部22の遅延回路71は、具体的にはレジスター等で構成される。 The vertical IIR 31 (or horizontal IIR 32) in FIG. 4 performs the calculation of the above equation (1) by the adders 60 and 61 and the multiplier 65. Here, the coefficient 1-α n used by the multiplier 65 is given from the coefficient setting unit 22. Further, y (n−1) can be obtained by the delay circuit 70. The delay circuit 70 and the delay circuit 71 of the coefficient setting unit 22 are specifically configured by a register or the like.
係数設定部22は、加算器62によって、差分値262を得る。加算器62には、それぞれ遅延回路70、71からの出力であるy(n−1)とx(n−1)が入力される。ただし、x(n−1)の符号は反転するものとする。差分値262は、サンプリングタイミングn−1における、垂直IIR31(又は、水平IIR32)のフィルター処理前後の画素値の差分である。 The coefficient setting unit 22 obtains the difference value 262 by the adder 62. The adder 62 receives y (n−1) and x (n−1), which are outputs from the delay circuits 70 and 71, respectively. However, the sign of x (n−1) is inverted. The difference value 262 is a difference between pixel values before and after filtering processing of the vertical IIR 31 (or horizontal IIR 32) at the sampling timing n-1.
係数設定部22は、差分値262を積分器50によって積分する。積分とは例えば累積加算である。そして、積分器50は差分積分値250を出力する。差分積分値250は、各サンプリングタイミングにおける原画像との差を表す差分値262を積分したものであり、原画像との乖離の度合いを表すものである。その値は、例えば注目画素がエッジ部分にある場合には急激に増加するので、原画像における局所的な特徴を把握することができる。 The coefficient setting unit 22 integrates the difference value 262 by the integrator 50. Integration is, for example, cumulative addition. Then, the integrator 50 outputs a difference integral value 250. The difference integral value 250 is obtained by integrating the difference value 262 representing the difference from the original image at each sampling timing, and represents the degree of deviation from the original image. The value increases rapidly, for example, when the pixel of interest is at the edge portion, so that local features in the original image can be grasped.
そして、係数設定部22は、第1の比較器52で差分積分値250と閾値Th1とを比較する。係数設定部22は、差分積分値250が閾値Th1以上の場合に原画像との乖離が生じていると判断し、フィルター係数αnを調整して実効タップ長を減らして、垂直IIR31(又は、水平IIR32)の出力を追従させる。 Then, the coefficient setting unit 22 compares the difference integral value 250 with the threshold Th 1 by the first comparator 52. The coefficient setting unit 22 determines that there is a deviation from the original image when the difference integral value 250 is equal to or greater than the threshold Th 1 , adjusts the filter coefficient α n to reduce the effective tap length, and reduces the vertical IIR 31 (or , The output of the horizontal IIR 32) is made to follow.
図4のように、係数設定部22のカウンター54は、第1の比較器52からの比較信号252に基づいて、フィルター係数αnを定める。カウンター54は、例えば4ビット幅のカウンターであって、カウント値の逆数をフィルター係数αnとする。本実施形態では、カウンター54はカウント値“1/αn”を出力して、係数テーブル56で変換した“1−αn”を垂直IIR31(又は、水平IIR32)に与える。 As shown in FIG. 4, the counter 54 of the coefficient setting unit 22 determines the filter coefficient α n based on the comparison signal 252 from the first comparator 52. The counter 54 is, for example, a 4-bit width counter, and the reciprocal of the count value is the filter coefficient α n . In the present embodiment, the counter 54 outputs the count value “1 / α n ” and gives “1-α n ” converted by the coefficient table 56 to the vertical IIR 31 (or horizontal IIR 32).
カウンター54は、比較信号252に基づいて、差分積分値250が閾値Th1未満である場合にカウント値をインクリメントする。ただし、上限値に達している場合には、差分積分値250が閾値Th1未満であってもカウント値は変動しない。上限値は、4ビット幅のカウンターである場合、例えば9〜11といった値でもよい。上限値は、IIRのフィルター処理の効果、および実効タップ長の増加による演算精度を鑑みて設定される。 Based on the comparison signal 252, the counter 54 increments the count value when the difference integration value 250 is less than the threshold Th 1 . However, if has reached the upper limit value, the count value is also differential integrated value 250 is less than the threshold value Th 1 is not varied. When the upper limit is a 4-bit width counter, for example, a value such as 9 to 11 may be used. The upper limit value is set in consideration of the effect of the IIR filtering process and the calculation accuracy due to the increase in the effective tap length.
カウンター54は、差分積分値250が閾値Th1以上である場合に、カウント値を強制的に固定値(例えば2又は3)に変化させる。カウント値が小さい値に変化させることは、IIRの実効タップ長を小さくすることを意味する。差分積分値250が閾値Th1以上である場合には、原画像との乖離が生じているとして、IIRの実効タップ長を小さくして出力が追従するように調整する。 Counter 54, when the differential integrated value 250 is the threshold value Th 1 or more, changing the count value is forcibly fixed value (e.g. 2 or 3). Changing the count value to a smaller value means reducing the effective tap length of the IIR. If the differential integrated value 250 is the threshold value Th 1 or more, as the divergence between the original image is generated, the output to reduce the effective tap length of IIR is adjusted to follow.
なお、カウンター54は、差分積分値250が閾値Th1以上である場合に、カウント値をデクリメントさせるようにしてもよい。また、固定値に変化させる場合でも、段階的に変化させてもよい。例えば、最初に差分積分値250が閾値Th1以上となった場合はカウント値を7にする。それでも、差分積分値250が閾値Th1以上となる場合は、カウント値を5にする。そして、最終的には2にする、といった手法をとってもよい。 Incidentally, the counter 54, when the differential integrated value 250 is the threshold value Th 1 or more, may be allowed to decrement the count value. Moreover, even when changing to a fixed value, you may change in steps. For example, when the difference integral value 250 first becomes equal to or greater than the threshold Th 1, the count value is set to 7. Nevertheless, if the differential integrated value 250 is a threshold Th 1 or more, the count value to 5. And finally, a method of 2 may be taken.
なお、カウンター54に制御信号220によって注目画素が急峻なエッジ部分に含まれる旨が伝えられた場合には、カウンター54はカウント値を1にして、フィルターの係数を初期化してもよい(αn=1、式(3)参照)。このとき、IIRの出力は使用されないため、係数設定部22は前記の動作を停止してもよい。 When the control signal 220 informs the counter 54 that the target pixel is included in the steep edge portion, the counter 54 may initialize the filter coefficient by setting the count value to 1 (α n = 1, see formula (3)). At this time, since the output of the IIR is not used, the coefficient setting unit 22 may stop the above operation.
ここで、比較信号252は、色成分毎の閾値Th1と比較結果を反映したものであってもよい。図5は、積分器50および第1の比較器52の構成の詳細を表すものであって、図4の領域58に対応する。ここで、入力画素値200はY、Cb、Crの色成分を有しており、その演算結果である差分値262も同様の色成分を有するとする。積分器50は、それぞれY成分、Cb成分、Cr成分用の積分器であるY成分積分器50Y、Cb成分積分器50Cb、Cr成分積分器50Crを含むとする。 Here, the comparison signal 252 may reflect the threshold Th 1 for each color component and the comparison result. FIG. 5 shows details of the configuration of the integrator 50 and the first comparator 52, and corresponds to the region 58 of FIG. Here, it is assumed that the input pixel value 200 has color components of Y, Cb, and Cr, and the difference value 262 that is the calculation result also has the same color component. The integrator 50 includes a Y component integrator 50Y, a Cb component integrator 50Cb, and a Cr component integrator 50Cr, which are integrators for the Y component, Cb component, and Cr component, respectively.
本実施形態では、差分値262は色成分毎(262Y、262Cb、262Cr)に、これらの積分器(50Y、50Cb、50Cr)にそれぞれ入力されて、色成分毎に積分(例えば累積加算)される。そして、差分積分値250は色成分毎の差分積分値(250Y、250Cb、250Cr)から成り、第1の比較器52に入力される。 In this embodiment, the difference value 262 is input to each integrator (50Y, 50Cb, 50Cr) for each color component (262Y, 262Cb, 262Cr), and integrated (for example, cumulative addition) for each color component. . The difference integral value 250 is composed of difference integral values (250Y, 250Cb, 250Cr) for each color component, and is input to the first comparator 52.
第1の比較器52は、それぞれY成分、Cb成分、Cr成分用の比較器であるY成分比較器52Y、Cb成分比較器52Cb、Cr成分比較器52Crを含むとする。これらの比較器は、それぞれ色成分毎の差分積分値(250Y、250Cb、250Cr)を受け取り、閾値Th1と比較する。そして、差分積分値が閾値Th1以上である場合に‘1’となる色成分毎の比較信号(252Y、252Cb、252Cr)の論理和51の出力を第1の比較器52からの比較信号252とする。 The first comparator 52 includes a Y component comparator 52Y, a Cb component comparator 52Cb, and a Cr component comparator 52Cr, which are comparators for the Y component, Cb component, and Cr component, respectively. These comparators, the differential integrated value for each color component respectively (250Y, 250Cb, 250Cr) receives, is compared with a threshold value Th 1. Then, the output of the logical sum 51 of the comparison signals (252Y, 252Cb, 252Cr) for each color component that becomes “1” when the difference integral value is equal to or greater than the threshold Th 1 is the comparison signal 252 from the first comparator 52. And
このような色成分毎の比較を行うことで、いずれかの色成分でのみ原画像との乖離がある場合を検出することができる。なお、フィルター係数αnについては、色成分毎でなく共通のものが用いられる。色成分毎にフィルター係数αnがある場合には、色ずれといった問題を生じるからである。 By performing such comparison for each color component, it is possible to detect a case where there is a deviation from the original image only in any one of the color components. Note that a common filter coefficient α n is used instead of each color component. This is because when there is a filter coefficient α n for each color component, a problem such as color misregistration occurs.
1.7.合成部でのブレンド
合成部40は、出力画素値202を生成する。このとき、通常はIIRの出力を出力画素値202とするが、原画像との乖離が生じて出力画像が不自然になるおそれがある場合、FIRの出力とのブレンドを行ったり、FIRの出力だけを使用するように切り換えたりする。合成部40(具体的には垂直合成部41、水平合成部42)について、以下に図6を用いて説明する。なお、図1〜図5と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
1.7. Blending in Combining Unit The combining unit 40 generates an output pixel value 202. At this time, the output of the IIR is normally set to the output pixel value 202. However, when there is a possibility that the output image becomes unnatural due to a deviation from the original image, blending with the output of the FIR or the output of the FIR is performed. Or switch to use only. The synthesizing unit 40 (specifically, the vertical synthesizing unit 41 and the horizontal synthesizing unit 42) will be described below with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIGS. 1-5, and description is abbreviate | omitted.
図6は、垂直合成部41、水平合成部42の構成を説明するための図である。垂直合成部41、水平合成部42は、本実施形態において物理的に同じ回路であり、処理に応じてy(n)、w(n)、g(n)に適当な信号が割り当てられるものとする。 FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the vertical composition unit 41 and the horizontal composition unit 42. The vertical synthesizing unit 41 and the horizontal synthesizing unit 42 are physically the same circuit in this embodiment, and appropriate signals are assigned to y (n), w (n), and g (n) according to processing. To do.
つまり、図2(B)、図3も参照して説明すると、垂直方向の処理をする場合には垂直合成部41であり、y(n)には画素値231が、w(n)には注目画素の入力画素値200Aが、g(n)には画素値241が対応する。そして、水平方向の処理をする場合には水平合成部42であり、y(n)には画素値232が、w(n)には2次元FIR34の出力である画素値234が、g(n)には出力画素値202が対応する。 That is, with reference to FIGS. 2B and 3 as well, the vertical composition unit 41 is used when processing in the vertical direction, the pixel value 231 is represented by y (n), and the pixel value 231 is represented by w (n). The pixel value 241 corresponds to the input pixel value 200A of the target pixel, and g (n). In the case of processing in the horizontal direction, the horizontal combining unit 42 is used. The pixel value 232 is represented by y (n), and the pixel value 234 that is the output of the two-dimensional FIR 34 is represented by g (n ) Corresponds to the output pixel value 202.
図6のように、垂直合成部41(又は、水平合成部42)の合成回路43は、制御信号220および比較信号282に基づいて、出力信号g(n)を入力信号y(n)、w(n)をブレンド(一方の選択を含む)して生成する。 As shown in FIG. 6, the synthesizing circuit 43 of the vertical synthesizing unit 41 (or the horizontal synthesizing unit 42) converts the output signal g (n) into the input signals y (n), w based on the control signal 220 and the comparison signal 282. (N) is generated by blending (including one selection).
第2の比較器82は、色成分毎に第2の閾値Th2、および第3の閾値Th3と比較する比較器82Y、82Cb、82Crを含み、構成は第1の比較器52(図5参照)と同様である。ここでは、重複説明を避けるために詳細な説明を省略する。 The second comparator 82 includes a second threshold Th 2 and a comparator 82Y, 82Cb, and 82Cr that compare with the third threshold Th 3 for each color component, and the configuration is the first comparator 52 (FIG. 5). See). Here, detailed description is omitted in order to avoid redundant description.
垂直合成部41(又は、水平合成部42)は、差分積分値250が第2の閾値Th2以上である場合、IIRのフィルター係数αnを変更してもなお原画像との乖離が生じるものと判断する。このとき、合成回路43は、入力信号y(n)、w(n)を所定の比率(例えば、共に50%)でブレンドして出力信号g(n)を生成する。 The vertical composition unit 41 (or the horizontal composition unit 42) has a difference from the original image even when the IIR filter coefficient α n is changed when the difference integral value 250 is equal to or greater than the second threshold Th 2. Judge. At this time, the synthesis circuit 43 blends the input signals y (n) and w (n) at a predetermined ratio (for example, both 50%) to generate the output signal g (n).
垂直合成部41(又は、水平合成部42)は、差分積分値250が第3の閾値Th3以上である場合、注目画素は急峻なエッジ部分に含まれており、原画像と非常に大きな乖離が生じるものと判断する。このとき、合成回路43は、入力信号w(n)を出力信号g(n)として出力する。なお、処理の効率のため、差分積分値250と第3の閾値Th3との比較を、第2の閾値Th2との比較よりも優先して行うことが好ましい。 When the difference integration value 250 is equal to or greater than the third threshold value Th 3 , the vertical synthesis unit 41 (or horizontal synthesis unit 42) includes the pixel of interest in a steep edge portion and has a very large difference from the original image. Is determined to occur. At this time, the synthesis circuit 43 outputs the input signal w (n) as the output signal g (n). For the sake of processing efficiency, it is preferable that the comparison between the difference integral value 250 and the third threshold Th 3 is performed in preference to the comparison with the second threshold Th 2 .
比較信号282は、差分積分値250と第2の閾値Th2、および第3の閾値Th3との比較結果を表す2ビットの信号であってもよい。例えば、比較信号282が“11b”であれば差分積分値250が第3の閾値Th3以上であり、“01b”であれば差分積分値250が第3の閾値Th3未満かつ第2の閾値Th2以上であり、“00b”であれば差分積分値250が第2の閾値Th2未満であってもよい。 Comparison signal 282 may be a 2-bit signal representing the result of comparison between the difference integral value 250 second threshold value Th 2, and the third threshold value Th 3. For example, if the comparison signal 282 is “11b”, the difference integral value 250 is greater than or equal to the third threshold Th 3 , and if the comparison signal 282 is “01b”, the difference integral value 250 is less than the third threshold Th 3 and the second threshold value If it is Th 2 or more and “00b”, the difference integral value 250 may be less than the second threshold Th 2 .
ここで、第1の比較器52(図5参照)で用いる第1の閾値Th1と、第2の比較器82で用いる第2の閾値Th2、および第3の閾値Th3との間には式(8)のような関係があるとする。 Here, between the first threshold value Th 1 used in the first comparator 52 (see FIG. 5), the second threshold value Th 2 used in the second comparator 82, and the third threshold value Th 3. Is assumed to have a relationship as shown in Expression (8).
合成回路43は、制御信号220を受け取り、注目画素が急峻なエッジ部分に含まれる場合には、入力信号w(n)を出力信号g(n)として出力する。なお、制御信号220に基づく処理は、比較信号282に基づく処理よりも優先される。 The synthesis circuit 43 receives the control signal 220 and outputs the input signal w (n) as the output signal g (n) when the target pixel is included in the steep edge portion. Note that the processing based on the control signal 220 has priority over the processing based on the comparison signal 282.
1.8.出力画素値
以上のように、本実施形態のノイズ除去装置は、IIRを主体として小さい回路規模でノイズを効果的に除去すると共に、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制する。また、原画像との乖離が生じる場合には、FIRを併用して、FIRとIIRの出力を適切にブレンドする。このとき、画像のにじみ、ぼやけ等を効果的に抑制するだけでなく、特性の異なる2つのフィルターの出力を用いても最終的に自然でメリハリのある画像を生成することを可能にする。
1.8. Output Pixel Value As described above, the noise removal device of the present embodiment effectively removes noise with a small circuit scale mainly using IIR, and effectively suppresses blurring and blurring of an image. Further, when a deviation from the original image occurs, the FIR and IIR outputs are appropriately blended using the FIR together. At this time, not only the blurring and blurring of the image are effectively suppressed, but it is also possible to finally generate a natural and sharp image even if the outputs of two filters having different characteristics are used.
出力画素値の生成についてまとめると以下の通りである。(1)グラデーション等のなだらかな領域では、IIRの出力が用いられる。(2)エッジ検出部によって急峻なエッジ領域であると判断された場合は、FIRの出力が用いられる(閾値Theを用いた判断)。(3)その中間の領域では、(3−1)まず、係数設定部によってIIRのフィルター係数が調整される(閾値Th1を用いた判断)。(3−2)合成部が第2の閾値Th2を用いた比較の結果として原画像との乖離が生じそうな場合には、IIRとFIRの出力がブレンドされる。(3−3)合成部が第3の閾値Th3を用いた比較の結果として原画像との乖離が生じそうな場合には、FIRの出力が用いられる。 The generation of output pixel values is summarized as follows. (1) In a smooth area such as gradation, IIR output is used. (2) If it is determined that the sharp edge region by the edge detection unit (determination using the threshold value Th e) the output of the FIR is used. (3) In the intermediate region, (3-1) First, the IIR filter coefficient is adjusted by the coefficient setting unit (determination using the threshold Th 1 ). (3-2) If the synthesis unit is likely to deviate from the original image as a result of the comparison using the second threshold Th2, the outputs of IIR and FIR are blended. (3-3) If the synthesizer is likely to deviate from the original image as a result of the comparison using the third threshold value Th3, the FIR output is used.
ここで、異なる特性のフィルターを単純に、かつ頻繁に切り換えると、例えば擬似輪郭等が発生するといった問題が生じる。本実施形態では、IIRのフィルター係数を新たに設定してもなお原画像との乖離が生じるような場合に限って、FIRの出力をブレンドするので、このような問題は生じにくい。また、出力される画像は局所的な特徴も考慮したフィルター処理がなされているので、自然でメリハリのある画像を生成することを可能にする。 Here, when the filters having different characteristics are simply and frequently switched, there arises a problem that, for example, a pseudo contour is generated. In the present embodiment, since the FIR output is blended only when a deviation from the original image still occurs even if a new IIR filter coefficient is set, such a problem is unlikely to occur. In addition, since the output image is subjected to filter processing in consideration of local characteristics, it is possible to generate a natural and sharp image.
なお、前記の(3−2)の場合には、式(8)の関係から差分積分値は第1の閾値Th1以上である。よって、ブレンドされるIIRの出力は、そのフィルター係数αnが固定(例えば1/2)された場合の出力となる。すなわち、実効タップ長の小さいIIRが用いられている。 In the case of the above (3-2), the difference integrated value is equal to or more than the first threshold Th 1 from the relationship of the equation (8). Therefore, the output of the IIR to be blended is an output when the filter coefficient α n is fixed (for example, 1/2). That is, IIR having a small effective tap length is used.
ここで、本実施形態のノイズ除去装置10は、IIRのフィルター係数αnを適切に調整するために様々なデータを用いる。そこで、ノイズ除去装置10は、例えばラインメモリーを含み、閾値との比較結果を示す制御信号220(図3参照)、比較信号252(図4参照)、比較信号282(図6参照)を保持してもよい。また、差分積分値250(図4参照)や、IIRのフィルター処理を実行する前後の画素値や、フィルター係数αn自体も保持してもよい。 Here, the noise removing apparatus 10 of the present embodiment uses various data in order to appropriately adjust the IIR filter coefficient α n . Therefore, the noise removal apparatus 10 includes, for example, a line memory, and holds a control signal 220 (see FIG. 3), a comparison signal 252 (see FIG. 4), and a comparison signal 282 (see FIG. 6) that indicate the comparison result with the threshold value. May be. Also, the difference integral value 250 (see FIG. 4), the pixel values before and after executing the IIR filter processing, and the filter coefficient α n may be held.
このような構成は、特に水平処理、垂直処理で独立したフィルターを持つような場合に有用である。また、ラインメモリーに保持されたデータが外部からアクセス可能であれば、使用者は容易に状態を確認することが可能になる。 Such a configuration is particularly useful when having independent filters for horizontal processing and vertical processing. If the data held in the line memory can be accessed from the outside, the user can easily check the state.
2.変形例
本実施形態の変形例について図7を参照して説明する。なお、図1〜図6と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
2. Modification A modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIGS. 1-6, and description is abbreviate | omitted.
図7は、変形例のノイズ除去装置10Aのブロック図である。第1実施形態(図3参照)の場合と異なり、フィルター部30Aに含まれるFIRは、垂直FIRフィルター35と、水平FIRフィルター36に分離されている。そのため、垂直合成部41、水平合成部42は、それぞれ垂直FIRフィルター35、水平FIRフィルター36の出力である画素値235、画素値236を受け取る。 FIG. 7 is a block diagram of a noise removal apparatus 10A according to a modification. Unlike the case of the first embodiment (see FIG. 3), the FIR included in the filter unit 30A is separated into a vertical FIR filter 35 and a horizontal FIR filter 36. Therefore, the vertical composition unit 41 and the horizontal composition unit 42 receive the pixel value 235 and the pixel value 236 that are the outputs of the vertical FIR filter 35 and the horizontal FIR filter 36, respectively.
FIRについても、垂直方向の処理と、水平方向の処理とに分離することで、フィルターの回路規模を抑えることができる。なお、その他の構成については、第1実施形態と同じであり、説明を省略する。 Also for FIR, the circuit scale of the filter can be suppressed by separating the processing in the vertical direction and the processing in the horizontal direction. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
3.適用例
本発明の電子機器への適用例について図8〜図9を参照にして説明する。図8は適用例に係る電子機器1のブロック図である。電子機器1は、CPU2、入力部3、記憶部4、表示部5、画像処理部6を含む。画像処理部6は、ノイズ除去の他に、例えば符号化などの画像処理を行う。そして、画像処理部6は、第1実施形態のノイズ除去装置10又は変形例のノイズ除去装置10Aに対応するノイズ除去回路10Bを、その一部として含んでいる。
3. Application Examples Application examples of the present invention to electronic devices will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a block diagram of the electronic apparatus 1 according to the application example. The electronic device 1 includes a CPU 2, an input unit 3, a storage unit 4, a display unit 5, and an image processing unit 6. The image processing unit 6 performs image processing such as encoding in addition to noise removal. The image processing unit 6 includes a noise removal circuit 10B corresponding to the noise removal device 10 of the first embodiment or the noise removal device 10A of the modification as a part thereof.
CPU2は、他のブロックを制御し様々な演算や処理を行う。CPU2は、例えば記憶部4からプログラムを読み込み、プログラムに従ってノイズ除去回路10Bにノイズ除去を実行させてもよい。 The CPU 2 controls other blocks and performs various calculations and processes. For example, the CPU 2 may read a program from the storage unit 4 and cause the noise removal circuit 10B to perform noise removal according to the program.
入力部3は、電子機器1の内部又は外部からデータなどを受け取る。入力部3は、例えば入力画像のデータを受け取り、ノイズ除去回路10Bが受け取るのに適したフォーマットの画素値へと変換してもよい。 The input unit 3 receives data from the inside or the outside of the electronic device 1. The input unit 3 may receive, for example, input image data and may convert the pixel value into a format suitable for reception by the noise removal circuit 10B.
記憶部4は、例えばDRAMやSRAMなどのメモリーであってもよいし、ROMを含んでいてもよい。CPU2が使用するプログラムは、例えば記憶部4が含むROMに書かれていてもよい。 The storage unit 4 may be, for example, a memory such as a DRAM or SRAM, or may include a ROM. The program used by the CPU 2 may be written in a ROM included in the storage unit 4, for example.
表示部5は、ノイズ除去回路10Bでノイズを除去した画像を出力するためのものである。例えばLCDや電気泳動表示装置であってもよい。 The display unit 5 is for outputting an image from which noise has been removed by the noise removing circuit 10B. For example, an LCD or an electrophoretic display device may be used.
例えば電子機器1において、CPU2はリセット後にプログラムを記憶部4から読み込み、コマンドによって画像処理部6に画像処理を自動実行させる。このとき、ノイズ除去回路10Bによってノイズが除去された、自然な画像が表示部5に出力される。 For example, in the electronic device 1, the CPU 2 reads a program from the storage unit 4 after reset, and causes the image processing unit 6 to automatically execute image processing according to a command. At this time, a natural image from which noise has been removed by the noise removal circuit 10B is output to the display unit 5.
図9(A)に、電子機器1の1つであるパーソナルコンピューター970の外観図の例を示す。このパーソナルコンピューター970は、表示部5として写真、動画などの画像を表示するLCD975を備える。パーソナルコンピューター970がノイズ除去回路10Bを含むことで、ノイズを除去したきれいな画像をLCD975に表示することができる。 FIG. 9A shows an example of an external view of a personal computer 970 that is one of the electronic devices 1. The personal computer 970 includes an LCD 975 that displays images such as photographs and moving images as the display unit 5. Since the personal computer 970 includes the noise removal circuit 10B, a clean image from which noise has been removed can be displayed on the LCD 975.
図9(B)に、電子機器1の1つであるプロジェクター980の外観図の例を示す。このプロジェクター980は、表示部5に対応する投影部985からスクリーン989に画像を拡大して表示する。このとき、画像は拡大されるため、ノイズが含まれていると非常に目立つ。プロジェクター980がノイズ除去回路10Bを含むことで、ノイズを除去したきれいな画像を投影することが可能になる。 FIG. 9B shows an example of an external view of a projector 980 that is one of the electronic devices 1. The projector 980 enlarges and displays an image on the screen 989 from the projection unit 985 corresponding to the display unit 5. At this time, since the image is enlarged, it is very noticeable if noise is included. By including the noise removal circuit 10B in the projector 980, it is possible to project a clean image from which noise has been removed.
本実施形態のノイズ除去装置は、これらの例に限らず、画像を表示させる様々な電子機器に適用可能である。いずれの場合にも、ノイズ除去を行いながらも、自然でメリハリのある画像表示を行う電子機器を提供できる。 The noise removal device of the present embodiment is not limited to these examples, and can be applied to various electronic devices that display images. In any case, it is possible to provide an electronic device that performs natural and sharp image display while removing noise.
4.その他
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
4). Others The present invention is not limited to these examples, and the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and effects). . In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…電子機器、2…CPU、3…入力部、4…記憶部、5…表示部、6…画像処理部、10,10A,10B…ノイズ除去装置(ノイズ除去回路)、20…エッジ検出部、22…係数設定部、30,30A…フィルター部、31…垂直IIRフィルター、32…水平IIRフィルター、34…2次元FIRフィルター、35…垂直FIRフィルター、36…水平FIRフィルター、37…第1のフィルター、38…第2のフィルター、40…合成部、41…垂直合成部、42…水平合成部、43…合成回路、50,50Y,50Cb,50Cr…積分器、51…論理和、52,52Y,52Cb,52Cr…(第1の)比較器、54…カウンター、56…係数テーブル、58…領域、60,61,62…加算器、65…乗算器、70,71…遅延回路、81…論理和、82,82Y,82Cb,82Cr…(第2の)比較器、200,200A…入力画素値、202…出力画素値、220…制御信号、222…係数、230,231,232,234,235,236,237,238,241…画素値、250,250Y,250Cb,250Cr…差分積分値、252,252Y,252Cb,252Cr,282Y,282Cb,282Cr…比較信号、262,262Y,262Cb,262Cr…差分値、282…比較信号、300…原画像、302,304…領域、970…パーソナルコンピューター、975…LCD、980…プロジェクター、985…投影部、989…スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic device, 2 ... CPU, 3 ... Input part, 4 ... Memory | storage part, 5 ... Display part, 6 ... Image processing part, 10, 10A, 10B ... Noise removal apparatus (noise removal circuit), 20 ... Edge detection part , 22 ... Coefficient setting unit, 30, 30A ... Filter unit, 31 ... Vertical IIR filter, 32 ... Horizontal IIR filter, 34 ... Two-dimensional FIR filter, 35 ... Vertical FIR filter, 36 ... Horizontal FIR filter, 37 ... First Filter, 38 ... second filter, 40 ... synthesis unit, 41 ... vertical synthesis unit, 42 ... horizontal synthesis unit, 43 ... synthesis circuit, 50, 50Y, 50Cb, 50Cr ... integrator, 51 ... logical sum, 52, 52Y , 52Cb, 52Cr ... (first) comparator, 54 ... counter, 56 ... coefficient table, 58 ... area, 60, 61, 62 ... adder, 65 ... multiplier, 70, 71 ... Extension circuit, 81 ... logical sum, 82, 82Y, 82Cb, 82Cr ... (second) comparator, 200, 200A ... input pixel value, 202 ... output pixel value, 220 ... control signal, 222 ... coefficient, 230, 231 , 232, 234, 235, 236, 237, 238, 241 ... pixel values, 250, 250Y, 250Cb, 250Cr ... differential integration values, 252, 252Y, 252Cb, 252Cr, 282Y, 282Cb, 282Cr ... comparison signals, 262, 262Y , 262Cb, 262Cr ... difference value, 282 ... comparison signal, 300 ... original image, 302, 304 ... area, 970 ... personal computer, 975 ... LCD, 980 ... projector, 985 ... projection unit, 989 ... screen
Claims (12)
前記フィルター部が含むフィルターの係数を設定する係数設定部と、を含み、
前記フィルター部は、
IIRフィルターである第1のフィルターを含み、
前記係数設定部は、
前記第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値と、前記フィルター処理が施される前の注目画素の画素値との差分値を求め、
前記差分値を積分した値である差分積分値を求め、
前記差分積分値と第1の閾値とを比較した結果に基づいて、前記第1のフィルターの係数を設定するノイズ除去装置。 A filter section;
A coefficient setting unit that sets a coefficient of a filter included in the filter unit,
The filter section is
Including a first filter that is an IIR filter;
The coefficient setting unit
Obtaining a difference value between a pixel value of the target pixel subjected to the filtering process by the first filter and a pixel value of the target pixel before the filter process is performed;
Find a difference integral value that is a value obtained by integrating the difference value,
A noise removing device that sets a coefficient of the first filter based on a result of comparing the difference integral value with a first threshold value.
前記フィルター部が含む複数のフィルターの出力をブレンドして出力画素値を生成する合成部、を含み、
前記合成部は、
前記係数設定部から前記差分積分値を受け取り、
前記差分積分値と第2の閾値とを比較した結果に基づいて、前記出力画素値を生成するノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus of Claim 1,
Including a combining unit that generates output pixel values by blending outputs of a plurality of filters included in the filter unit;
The synthesis unit is
Receiving the differential integral value from the coefficient setting unit;
A noise removing device that generates the output pixel value based on a result of comparing the difference integral value with a second threshold value.
前記フィルター部は、
FIRフィルターである第2のフィルターを含み、
前記合成部は、
前記差分積分値が前記第2の閾値よりも小さければ、前記第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を前記出力画素値とし、
前記差分積分値が前記第2の閾値以上であれば、前記第1のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値と、前記第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値とを、所定の比率でブレンドして前記出力画素値とするノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus of Claim 2,
The filter section is
Including a second filter that is an FIR filter;
The synthesis unit is
If the difference integral value is smaller than the second threshold value, the pixel value of the target pixel subjected to the filtering process by the first filter is set as the output pixel value,
If the difference integral value is greater than or equal to the second threshold value, the pixel value of the target pixel that has been subjected to the filtering process by the first filter and the pixel of the target pixel that has been subjected to the filtering process by the second filter A noise removing device that blends values with a predetermined ratio to obtain the output pixel value.
前記合成部は、
前記第2の閾値よりも大きい第3の閾値と、前記差分積分値との比較を行い、
前記差分積分値が前記第3の閾値以上であれば、前記第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を前記出力画素値とするノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus of Claim 3,
The synthesis unit is
A comparison is made between a third threshold value that is greater than the second threshold value and the difference integrated value,
If the difference integral value is equal to or greater than the third threshold value, a noise removing device that uses the pixel value of the target pixel that has been subjected to the filter processing by the second filter as the output pixel value.
入力された原画像の画素値である入力画素値に基づいて、エッジ検出を行うエッジ検出部を含み、
前記合成部は、
前記エッジ検出部から前記注目画素が前記原画像のエッジを構成することを表す信号を受け取った場合、前記第2のフィルターによるフィルター処理が施された注目画素の画素値を前記出力画素値とするノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus in any one of Claims 3 thru | or 4,
Based on the input pixel value that is the pixel value of the input original image, including an edge detection unit that performs edge detection,
The synthesis unit is
When a signal indicating that the target pixel constitutes an edge of the original image is received from the edge detection unit, the pixel value of the target pixel subjected to the filtering process by the second filter is set as the output pixel value. Noise removal device.
前記フィルター部は、
同じ注目画素について、多段階に前記第1のフィルターによるフィルター処理を施すノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus in any one of Claims 1 thru | or 5,
The filter section is
A noise removing device that performs filtering using the first filter in multiple stages for the same pixel of interest.
前記フィルター部は、
少なくとも垂直方向、水平方向の2段階で、前記第1のフィルターによるフィルター処理を施すノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus of Claim 6,
The filter section is
A noise removing device that performs filter processing by the first filter in at least two stages of a vertical direction and a horizontal direction.
前記フィルター部は、
前記第1のフィルターとして下記式(1)を満たすIIRフィルターを含むノイズ除去装置。
y(n)は、サンプリングタイミングnにおける出力であり、
x(n)は、サンプリングタイミングnにおける入力であり、
αnは、フィルター係数であり、
y(n−1)は、サンプリングタイミングn−1における出力である。 In the noise removal apparatus in any one of Claims 1 thru | or 7,
The filter section is
A noise removing device including an IIR filter satisfying the following formula (1) as the first filter.
y (n) is an output at the sampling timing n,
x (n) is an input at the sampling timing n,
α n is a filter coefficient,
y (n-1) is an output at the sampling timing n-1.
前記係数設定部は、
前記差分積分値と前記第1の閾値との比較結果に基づいて、前記差分積分値が前記第1の閾値未満である回数をカウントするカウンターを含み、
前記式(1)のフィルター係数αnを、前記カウンターのカウント値の逆数とするノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus of Claim 8,
The coefficient setting unit
A counter that counts the number of times that the difference integral value is less than the first threshold based on a comparison result between the difference integral value and the first threshold;
A noise removing device that uses the filter coefficient α n of the equation (1) as the reciprocal of the count value of the counter.
前記係数設定部は、
前記差分積分値と前記第1の閾値との比較を色成分の各々について行うノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus of Claim 9,
The coefficient setting unit
A noise removing device that compares the difference integral value with the first threshold value for each color component.
前記カウンターは、
前記式(1)のフィルター係数αnに上限値を設定するノイズ除去装置。 In the noise removal apparatus in any one of Claims 9 thru | or 10,
The counter is
A noise removing device that sets an upper limit value for the filter coefficient α n of the formula (1).
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