JP2013171302A - エッジ方向判別装置、エッジ方向判別方法及びエッジ方向判別プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】注目画素を中心とする複数の画素を含むブロックを抽出するブロック抽出手段21と、該ブロック抽出部により抽出されたブロック内において、注目画素を中心とする複数画素からなる基準領域を設定すると共に、注目画素を起点とする複数の方向の夫々に対して基準領域と互いにずれた位置に該基準領域と同一形状の複数の参照領域を設定する領域設定手段22と、複数の方向について、該方向毎に、該各方向に属する参照領域と基準領域との画素値の類似性を示す代表値を算出する代表値算出手段23と、複数の方向毎の代表値を用いて、基準領域と参照領域との類似性が最も高い方向を求め、基準領域と参照領域との類似性が最も高い方向を注目画素におけるエッジの方向として判別するエッジ方向判別手段24と、を備えるエッジ方向判別装置1を提供する。
【選択図】図1
Description
このようなエッジの方向判別に関する技術として、例えば、特開2008−293424号公報(特許文献1)には、入力画像信号を多重解像度変換して、互いに異なる周波数帯域を有する複数の帯域画像信号を作成し、この帯域画像信号の周波数帯域およびこの周波数帯域よりも低域側の周波数の情報を含む第1の画像信号と、帯域画像信号の周波数帯域よりも低域側の周波数の情報を含む第2の画像信号とを用いて、帯域画像信号のエッジ成分の方向を判別する技術が開示されている。
本発明は、注目画素を中心とする複数画素からなる基準領域を設定すると共に、前記注目画素を起点とする複数の方向の夫々に対して前記基準領域と互いにずれた位置に該基準領域と同一形状の複数の参照領域を設定する領域設定手段と、前記複数の方向について、該方向毎に、該各方向に属する前記参照領域と前記基準領域との類似性を示す代表値を夫々算出する代表値算出手段と、複数の方向毎の前記代表値に基づいて基準領域と参照領域との類似性が最も高い方向を求め、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を前記注目画素におけるエッジの方向として判別するエッジ方向判別手段と、を備えるエッジ方向判別装置を提供する。
このようにすることで、設定された参照領域に含まれる画素と基準領域に含まれる画素の各画素値の差分を演算し、この差分から各方向に対する代表値が夫々算出されるので、基準領域と参照領域との類似性を容易に判断することができ、容易に代表値を算出することができる。
このようにすることで、容易に代表値を算出することができる。
このようにすることで、容易にかつ高精度に画像のエッジの方向を判別することができる。
このようにすることで、容易にかつ高精度に画像のエッジの方向を判別することができる。
このように、注目画素おいて所定の閾値以上の強度のエッジが存在しない又は複数の方向に沿った複数のエッジが存在すると判別することで、当該画素に所定の閾値以上の強度のエッジが存在しない又は複数の方向に沿った複数のエッジが存在することも併せて判別することができる。
このようにすることで、より高精度に画像のエッジの方向を判別することができる。すなわち、注目画素に対して定めた基準領域及び参照領域が大きすぎると、エッジの方向を判別するための演算量が多くなると共に、エッジの方向から離れた位置の画素の画素値が代表値を演算する際に用いられるため、エッジの方向の判別の精度が低下する虞があり、これはエッジが弱い(細い)場合により顕著となる。一方、基準領域及び参照領域を演算対象の方向近傍の画素のみを含む領域とすると、エッジの方向を判別するために必要な情報が十分に得られず、やはりエッジの方向の判別の精度が低下する虞がある。そこで、基準領域及び参照領域の大きさ又は形状を注目画素のエッジの強さ又は演算対象の代表値に対応する方向に応じて設定することで、より高精度に画像のエッジの方向を判別することができる。
以下に、本発明の第1の実施形態に係るエッジ方向判別装置1について図面を参照して説明する。
図1に示すように、エッジ方向判別装置1は、エッジ方向を判別するための各種処理を行うエッジ方向判別処理部10、エッジ方向判別処理部10の作業領域として機能すると共にエッジ方向判別装置1に入力された画像を一時的に記憶する第1メモリ11及びエッジ方向を判別するために必要となるプログラムや種々のデータが格納された第2メモリ12で構成されている。
つまり、図2の例では、注目画素Y33を中心とする3画素×3画素の計9画素からなる正方形の基準領域32を設定し、この基準領域32と同様に3画素×3画素の計9画素からなる正方形の参照領域33を、e0の方向に沿って右方向に2つ、左方向に2つ、合計4つ設定している。そして、各参照領域33と基準領域32とは1画素又は2画素分ずれた位置に設定されている。この場合、参照領域を3画素以上ずらすと、e0の方向においてはブロック抽出部で抽出されたブロック内に参照領域が収まらないため、基準領域に対する参照領域のずれの大きさは最大2画素と決定される。さらに図4に示すように、e1〜e7の各方向夫々に対して基準領域内の画素(ここでは代表して注目画素Y33のみを示す)に対応する参照領域内の画素(合計4つ)を設定することにより、e1〜e7の各方向に対して参照領域を設定する。
上記した第1の実施形態においては、基準領域及び参照領域として、複数の方向の全てに対して同じ大きさ且つ同形状の領域を設定したが、これに限られることはなく、注目画素を起点とする複数の方向の夫々に応じて適宜設定することができる。
この他、例えばe6方向の基準領域の例を図7(a)に、e6方向の参照領域の例を図7(b)に示した。e2の場合と同様に、e6方向をエッジの方向の候補となる方向と設定した場合に、想定されるエッジから距離の近い周辺画素のみを基準領域、参照領域とすることで、注目画素を起点としたエッジ及びその周辺領域の情報のみを用い、より精度の高い代表値を演算することができる。
なお、方向によって基準領域及び参照領域の形状を変形させる他、注目画素又は当該注目画素を起点としてエッジの方向の候補となる方向の領域に存在する画素からの距離によって基準領域と参照領域との間で対応する画素間の差の絶対値に対して重み付け(当該領域からの距離が短いほど大きい重み付け)をしたり、上記画素間の差の絶対値に対して当該距離に応じた重み付けをして代表値を出すようにしても良く、その両方の方法を組み合わせても良い。このようにすることで、注目画素や当該注目画素を起点としてエッジの方向の候補となる方向の領域及びその周辺領域の情報をより反映し、より精度の高い代表値を演算することができる。
上記した第1の実施形態では、e0〜e7の各方向について全て代表値を演算してエッジの方向を判別していたが、本実施形態においては、2つの方向の代表値を演算し、これに基づいて注目画素のエッジの方向を判別する。
具体的には、横(e0)及び縦(e4)の2方向の代表値を演算し、横方向の座標軸をx軸、縦方向の座標軸をy軸とした場合、x軸方向(e0方向)の代表値x、y軸方向(e4方向)の代表値y、e0方向に対するエッジの方向の角度をθとしたときに、θを以下の数式(2)で求めることができる。
θ=tan−1(x/y) ・・・ (2)
算出した角度θから、注目画素のエッジの方向を判別する。
これにより、少ない計算で注目画素のエッジの方向を判別するので、画像におけるノイズの多少とは無関係に画像のエッジの方向をより高精度に判別することができる。
(ノイズ低減処理)
エッジ方向判別処理部10により判別されたエッジ方向判別結果に基づいて、画像中のエッジの方向を持っている画素については、その方向に沿った平滑化を行うと共に、エッジの方向を持っていない画素については、所定ブロックを用いた平滑化を行い、これらの平滑化を行った画像と原画像とを合成して合成画像を生成する。
なお、平滑化の処理は、ある注目画素が持つ決められた方向に沿った周辺の複数画素の平均値を注目画素の値とし、方向を持たない場合はある注目画素の周辺の複数画素の平均値を用いることで平滑化するなどしても良い。
このようにすることで、エッジ上にのっているノイズを、エッジを鈍らせることなく落とすことができる。
(拡大処理)
エッジ方向判別処理部10により判別されたエッジ方向判別結果に基づいて、画像中のエッジの方向を持っている画素については、その方向に沿って補間を行い、方向を持たない場合は、バイリニアやバイキュービックなどの一般的な拡大補間を行うことで、斜めのエッジ成分は拡大するとシャギーなどが生じてしまうが、エッジの方向を情報として用いることでシャギーの影響を軽減することができる。
10 エッジ方向判別処理部
11 第1メモリ
12 第2メモリ
21 ブロック抽出部
22 領域設定部
23 代表値算出部
24 エッジ方向判別部
30 ブロック
32 基準領域
33 参照領域
Claims (9)
- 注目画素を中心とする複数画素からなる基準領域を設定すると共に、前記注目画素を起点とする複数の方向の夫々に対して前記基準領域と互いにずれた位置に該基準領域と同一形状の複数の参照領域を設定する領域設定手段と、
前記複数の方向について、該方向毎に、該各方向に属する前記参照領域と前記基準領域との画素値の類似性を示す代表値を算出する代表値算出手段と、
複数の方向毎の前記代表値を用いて、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を求め、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を前記注目画素におけるエッジの方向として判別するエッジ方向判別手段と、
を備えるエッジ方向判別装置。 - 前記代表値が、前記基準領域の各画素の画素値と前記方向に属する前記参照領域の前記基準領域における画素に対応する位置の各画素の画素値との差分絶対値を、前記方向毎に加算した絶対値総和である請求項1に記載のエッジ方向判別装置。
- 前記代表値が、前記基準領域に含まれる画素の画素値の平均値と各前記参照領域に含まれる画素の画素値の平均値との差分の方向毎の加算値或いは乗算値である請求項1に記載のエッジ方向判別装置。
- 前記エッジ方向判別手段が、複数の前記方向に対する複数の前記代表値のうち、最小値に対応する方向を前記注目画素のエッジの方向であると判別することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のエッジ方向判別装置。
- 前記エッジ方向判別手段は、各前記代表値に基づいて該代表値の大きさ及び方向に応じたベクトルを夫々生成し、これらベクトルを合成した合成ベクトルの方向を前記注目画素におけるエッジの方向であると判別する請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載のエッジ方向判別装置。
- 前記エッジ方向判別手段が、各代表値に基づいて各代表値間のばらつきを示す分散値を算出し、該分散値が小さい場合に、前記注目画素において所定の閾値以上の強度のエッジが存在しない又は複数の方向に沿った複数のエッジが存在すると判別する請求項2乃至請求項5の何れか1項に記載のエッジ方向判別装置。
- 前記基準領域及び前記参照領域の大きさ又は形状が、前記複数の方向に応じて設定される請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のエッジ方向判別装置。
- 注目画素を中心とする複数画素からなる基準領域を設定すると共に、前記注目画素を起点とする複数の方向の夫々に対して前記基準領域と互いにずれた位置に該基準領域と同一形状の複数の参照領域を設定する領域設定ステップと、
前記複数の方向について、該方向毎に、該各方向に属する前記参照領域と前記基準領域との画素値の類似性を示す代表値を算出する代表値算出ステップと、
複数の方向毎の前記代表値を用いて、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を求め、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を前記注目画素におけるエッジの方向として判別するエッジ方向判別ステップと、
を備えるエッジ方向判別方法。 - 注目画素を中心とする複数画素からなる基準領域を設定すると共に、前記注目画素を起点とする複数の方向の夫々に対して前記基準領域と互いにずれた位置に該基準領域と同一形状の複数の参照領域を設定する領域設定ステップと、
前記複数の方向について、該方向毎に、該各方向に属する前記参照領域と前記基準領域との画素値の類似性を示す代表値を算出する代表値算出ステップと、
複数の方向毎の前記代表値を用いて、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を求め、前記基準領域と前記参照領域との類似性が最も高い方向を前記注目画素におけるエッジの方向として判別するエッジ方向判別ステップと、
をコンピュータに実行させるエッジ方向判別プログラム。
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