JP2021082212A - Image processing system, image processing method, and program - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関し、特に画像に対するノイズ低減処理に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program, and particularly to noise reduction processing for an image.
撮像装置などを用いた撮像により得られたデジタル画像にはノイズが含まれる。このようなノイズを低減するための、画像に対するノイズ低減処理が知られている。特許文献1には、撮像画像からパッチ集合を生成し、パッチ集合に属する全てのパッチに対してノイズ低減処理を行い、ノイズ低減処理したパッチの合成処理を行うことにより、撮像画像のノイズを低減する手法が開示されている。 The digital image obtained by imaging with an imaging device or the like contains noise. Noise reduction processing for images is known to reduce such noise. In Patent Document 1, a patch set is generated from a captured image, noise reduction processing is performed on all patches belonging to the patch set, and noise reduction processing is performed to synthesize patches to reduce noise in the captured image. The method of doing so is disclosed.
従来のノイズ低減処理においては、処理の過程で高周波成分が失われることがある。このため、ユーザはノイズ低減処理により画像の鮮鋭性が低下した印象を受ける。 In the conventional noise reduction processing, high frequency components may be lost in the processing process. Therefore, the user receives the impression that the sharpness of the image is reduced by the noise reduction processing.
本発明は、鮮鋭性の低下を抑制しながら画像のノイズを低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce image noise while suppressing a decrease in sharpness.
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
入力画像からノイズが低減されたノイズ低減画像を生成するノイズ低減手段と、
前記入力画像の高周波成分が強調された高周波強調画像を生成する抽出手段と、
前記高周波強調画像の各画素について、前記画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行う補正手段と、
前記補正手段による処理後の高周波強調画像と前記ノイズ低減画像とに基づいて出力画像を生成する生成手段と、
を備える。
In order to achieve the object of the present invention, for example, the image processing apparatus of the present invention has the following configurations. That is,
A noise reduction means that generates a noise reduction image with noise reduced from the input image,
An extraction means for generating a high-frequency emphasized image in which the high-frequency component of the input image is emphasized, and
A correction means for limiting the pixel value of each pixel of the high-frequency emphasized image to a range corresponding to the brightness of the subject corresponding to the pixel.
A generation means for generating an output image based on the high-frequency enhanced image after processing by the correction means and the noise reduction image, and
To be equipped.
鮮鋭性の低下を抑制しながら画像のノイズを低減することができる。 Image noise can be reduced while suppressing a decrease in sharpness.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Although a plurality of features are described in the embodiment, not all of the plurality of features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Further, in the attached drawings, the same or similar configurations are designated by the same reference numbers, and duplicate explanations are omitted.
[実施形態1]
実施形態1に係る画像処理装置は、入力画像に対してノイズ低減処理を行うことにより得られた画像に対して、入力画像の高周波成分が強調された高周波強調画像を用いた補正を行う。実施形態1では特に、高周波強調画像の各画素について、画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行う。このような構成により、鮮鋭性の低下を抑制しながら画像のノイズを低減することができる。
[Embodiment 1]
The image processing apparatus according to the first embodiment corrects the image obtained by performing noise reduction processing on the input image by using the high frequency enhanced image in which the high frequency component of the input image is emphasized. In the first embodiment, in particular, for each pixel of the high-frequency emphasized image, a process of limiting the pixel value to a range corresponding to the brightness of the subject corresponding to the pixel is performed. With such a configuration, it is possible to reduce image noise while suppressing a decrease in sharpness.
本実施形態に係る画像処理装置は、プロセッサとメモリとを備えるコンピュータにより実現することができる。図1は、実施形態1に係る画像処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図1に示す画像処理装置は、CPU101、RAM102、記憶部103、汎用I/F(インタフェース)104、及び表示部108を有する。各構成は、メインバス109を介して相互に接続されている。また、画像処理装置には、汎用I/F110を介して、撮像装置105、入力装置106、及び外部メモリ107が接続されている。
The image processing apparatus according to the present embodiment can be realized by a computer including a processor and a memory. FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration example of the image processing apparatus according to the first embodiment. The image processing device shown in FIG. 1 includes a
CPU101は、入力された画像、及び後述の処理を実現するプログラムに従って、各構成を制御する。記憶部103は、HDD又はSSDなどの記憶媒体である。記憶部103には、CPU101が各処理を実行するためのコンピュータプログラムが格納されている。RAM102は、入力された画像データ等を一時的に保持するバッファメモリ、又は、CPU101の作業領域等として働く。CPU101のようなプロセッサが、RAM102又は記憶部103のようなメモリに格納されたプログラムを解釈及び実行し、命令に基づいた動作を行うことにより、後述する図2等に示される各部の機能を実現することができる。
The
撮像装置105はカメラ等の画像を撮像する装置であり、得られた撮像画像を情報処理装置に入力することができる。入力装置106は指示又はデータを受け取るための装置であり、例えば、ユーザが画像処理装置に指示を行うために用いるマウス又はキーボード等の装置である。外部メモリ107は、例えばメモリカード等の、データを格納する記憶媒体である。表示部108は情報を表示する機能を有するハードウェアであり、例えば液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイ等である。表示部108は、画像を表示することができ、また、ユーザが所望の指示を入力するために用いるユーザインターフェース(UI)を表示することができる。本実施形態に係る画像処理装置は、ユーザインタフェース及び入力装置106を介して入力されるユーザからの指示に従って、RAM102に格納された画像に対して、後述する処理を実行することができる。後述する処理により得られたノイズ低減処理後の画像は、再びRAM102に格納される。RAM102に格納されたノイズ低減処理後の画像は、ユーザからの指示に応じて、表示部108や外部メモリ107に出力することができる。
The
図2は、本実施形態に係る画像処理装置の論理構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る画像処理装置は、ノイズ低減部210、抽出部220、及び画像生成部230を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a logical configuration example of the image processing device according to the present embodiment. The image processing apparatus according to the present embodiment includes a
ノイズ低減部210は、入力画像200を取得し、入力画像200からノイズが低減されたノイズ低減画像を生成する。本実施形態において、入力画像200は、互いに異なる種類の色情報を表す複数の種類の画素が1つのプレーンに配列されている画像であり、具体的にはRaw形式の画像である。Raw形式の画像とは、1プレーンの画像のことである。プレーンとは、各画素が持つ情報の種類の数を指す。1プレーンの画像は各画素に1種類の情報を持ち、3プレーンの画像は各画素に3種類の情報を持つ。例えば、RGB画像は3プレーンの画像であり、RGBα画像は4プレーンの画像である。本実施形態において、入力画像200はBayer配列の画像、すなわちBayer配列の撮像素子を用いて得られた画像であるが、入力画像200はBayer配列の画像に限定されない。また、本実施形態において、入力画像200がRaw形式の画像であることは必須ではない。
The
ノイズ低減部210がノイズ低減のために用いるノイズ低減処理の手法は特に限定されない。例えば、特許文献1に記載の手法を採用してもよい。本実施形態において、ノイズ低減部210は、以下の手法を用いてノイズ低減処理を行う。ノイズ低減部210は、まず、入力画像200中の複数の画素からなる領域を着目パッチとして設定し、その着目パッチ毎に、着目パッチに類似する類似パッチ群を生成する。次に、ノイズ低減部210は、類似パッチ群の各画素の平均値を算出し、各類似パッチの任意の2つの画素値の積の、類似パッチ群の全てについての和をとることにより共分散行列を算出する。ノイズ低減部210は、この平均値と共分散行列とから固有値及び固有ベクトルを求める。また、ノイズ低減部210は、この固有値及び固有ベクトルに基づき、類似パッチ群に対応する基底行列を生成する。ノイズ低減部210は、各画素の平均値及び基底行列に基づいて、類似パッチに対する射影処理を行うことにより、各類似パッチのノイズ除去を行い、ノイズ除去パッチ群を得る。そして、ノイズ低減部210は、ノイズ除去パッチ群を合成することにより、ノイズ低減画像を生成する。このような合成処理はアグリゲーションなどと呼ばれている。具体的には、ノイズ低減部210はノイズ除去パッチ群のそれぞれを入力画像における元のパッチ位置に戻し、複数のパッチが重なる画素については平均又は類似度に基づく加重平均を行うことにより、合成処理を行うことができる。
The noise reduction processing method used by the
抽出部220は、入力画像200の高周波成分が強調された高周波強調画像を生成する。この高周波強調画像は、ノイズ低減処理により失われやすいエッジ成分を含むことができ、また一定のノイズ成分を含んでいるかもしれない。したがって、高周波強調画像のことを、エッジノイズ混合画像と呼ぶことができる。本実施形態において、抽出部220は、入力画像200とノイズ低減画像とに基づいて高周波強調画像を抽出する。
The
本実施形態に係る抽出部220は、図3(A)に示すように、差分画像生成部222と、差分画像処理部223とを備える。
As shown in FIG. 3A, the
差分画像生成部222は、入力画像200と、ノイズ低減画像と、の差分画像を生成する。差分画像生成部222は、同じ画素位置にある、入力画像200の画素の画素値から、差分画像の画素の画素値を引くことにより、差分画像を得ることができる。差分画像は、入力画像200と、入力画像200に対してノイズ低減処理を行うことで得られる画像と、の差分を示す。ノイズ低減処理によれば高周波成分(エッジ成分及びノイズ成分)が減弱するため、差分画像は、入力画像200の高周波成分(エッジ成分及びノイズ成分)を示す。こうして得られた差分画像は、入力画像200の高周波成分が強調された高周波強調画像にあたる。このようなエッジ成分を含む高周波強調画像を用いて、後述するようにノイズ低減処理後の画像を補正することにより、得られる出力画像の鮮鋭性を向上させることができる。
The difference
差分画像処理部223は、高周波強調画像の各画素について、画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行う。センサを用いて撮像を行う場合、撮像画像には光量に依存したノイズが重畳する。このため、ノイズ量が大きくなる明部において、差分画像に振幅の大きなノイズが混入する可能性がある。差分画像処理部223は、このような被写体の明るさに依存して生じるノイズに対処する機能を有する。
The difference
差分画像処理部223は、図3(B)に示すように、クリップ値算出部223a及びクリップ処理部223bを有する。クリップ値算出部223aは、被写体の明るさに応じたクリップ値ClipValueを算出する。上述のように、ノイズ量は、センサに入射した光量、すなわち被写体の明るさに依存すると考えられる。また、被写体の明るさは、ノイズ低減画像又は入力画像200を参照することにより得ることができる。本実施形態においてクリップ値算出部223aは、ノイズ低減画像の対応する画素の画素値Iに対して式(1)(2)を適用することにより、差分画像に適用する画素ごとのクリップ値ClipValueを得ることができる。
σ = √(K×(I−I0)) …(1)
ClipValue = R×σ …(2)
As shown in FIG. 3B, the difference
σ = √ (K × (I-I0))… (1)
ClipValue = R × σ… (2)
式(1)において、K及びI0は、入力画像200を撮像したセンサのノイズ特性を表す。これらのノイズ特性を表すパラメータは、ノイズ評価用のチャートを撮影して解析する等の作業(処理)を行うことで、事前に推定することができる。σは、各画素についてのノイズ標準偏差を表す。Rは、クリップ値を調整するためのパラメータであり、事前に決定しておくことができる。
In the formula (1), K and I0 represent the noise characteristics of the sensor that captured the
クリップ処理部223bは、高周波強調画像の各画素について、画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行う。画素値を制限するための具体的な手法は特に限定されないが、例えばクリップ処理部223bは、高周波強調画像の各画素について、画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲から外れている画素値を、範囲を定める上限値又は下限値に変更することができる。本実施形態においてクリップ処理部223bは、クリップ値算出部223aが求めたクリップ値ClipValueに基づき、差分画像をクリップすることにより、クリップ後画像dcを得る。こうして得られたクリップ後画像も、入力画像200の高周波成分が強調された高周波強調画像にあたる。本実施形態では、こうして得られたクリップ後画像dcが、高周波成分画像として画像生成部230に入力される。クリップ処理部223bは、式(3)に従って処理を行うことができる。式(3)において、dは差分画像の画素値を表す。
このように、クリップ処理部223bは、被写体の明るさに応じて定められた−ClipValueから+ClipValueまでの範囲に、クリップ後画像の画素値を制限する非線形処理を行っている。このような構成により、この範囲を超える振幅の大きなノイズを抑制し、高周波強調画像をノイズ低減画像に加算した後に点状のノイズ(ごま塩ノイズ)が生じることを抑制することができる。とりわけ、本実施形態においては、被写体が暗いほどこの範囲を小さくすることにより、暗領域におけるノイズを効果的に抑制することができる。
In this way, the
画像生成部230は、差分画像処理部223による処理後の高周波強調画像とノイズ低減画像とに基づいて出力画像を生成する。画像生成部230は、図3(C)に示すように、ブレンド処理部232を備える。また、画像生成部230は、デモザイク処理部231を備えていてもよい。
The
ブレンド処理部232は、高周波成分画像を用いて、ノイズ低減画像を補正する。一実施形態において、ブレンド処理部232は、高周波成分画像とノイズ低減画像とを加算することにより、補正されたノイズ低減画像であるブレンド画像を生成することができる。
The
一方で、本実施形態において、ブレンド処理部232は、高周波成分画像に対して被写体の明るさに応じたゲイン値を乗算してから、ノイズ低減画像との加算を行う。本実施形態においてブレンド処理部232は、図3(D)に示すように、ゲイン算出部232aと、ゲイン乗算部232bと、加算処理部232cと、を備える。
On the other hand, in the present embodiment, the
ゲイン算出部232aは、各画素に対応する被写体の明るさを判定する。被写体の明るさは、ノイズ低減画像又は入力画像200を参照することにより得ることができる。ゲイン算出部232aは、さらに、判定された各画素に対応する被写体の明るさに基づいて、ゲイン値を算出する。本実施形態において、ゲイン算出部232aは、各画素に対応する、ノイズ低減画像の対応する画素の輝度値を、被写体の明るさとして取得し、この値に基づいて、各画素についてのゲイン値を算出することができる。このゲイン値は、被写体の明るさが大きいほど小さくなり、明るさがが小さいほど大きくなるように、各画素について定められる。例えば、このゲイン値は、ノイズ低減画像の画素値ごとに予め設定されていてもよい。
The
ゲイン乗算部232bは、ゲイン算出部232aが算出したゲイン値を用いて、高周波成分画像を補正する。具体的には、ゲイン乗算部232bは、高周波成分画像の各画素の画素値に対して、この画素に対応するゲイン値を乗算することができる。すなわち、本実施形態においては、高周波成分画像のうち、より暗い被写体の部分に対してより大きいゲインが適用される。
The
なお、ゲイン乗算部232bは、その他の画素ごとに設定されたゲインを用いることもできる。例えば、ゲイン値は、事前に決定された係数、像高に依存する係数、又は画素値に依存する係数であってもよい。
The
加算処理部232cは、ゲイン乗算部232bによって補正された高周波成分画像を、ノイズ低減画像に加算することにより、ブレンド画像を生成する。自然画像においては、暗い被写体の像はコントラストが低くなる傾向がある。コントラストの低い像に対するノイズ低減処理は容易ではなく、十分にノイズ低減処理を行うと画像の鮮鋭性が大きく低下する傾向がある。本実施形態のように、被写体の明るさに応じたゲインを用いて補正された高周波成分画像をノイズ低減画像に加算することにより、より暗い被写体の高周波成分を強く回復させ、鮮鋭性を向上させることができる。
The
上記の処理により、ノイズ低減画像の鮮鋭性を向上させることができる。画像生成部230は、ブレンド処理部232がノイズ低減画像を補正することにより得られたブレンド画像を出力画像として出力してもよい。この場合、デモザイク処理部231は不要である。一方で、例えば入力画像がRaw形式の画像である場合、デモザイク処理部231は、ブレンド画像に対してデモザイク処理を行ってもよい。この場合、画像生成部230は、デモザイク処理後のデモザイク画像を出力画像として出力することができる。
By the above processing, the sharpness of the noise-reduced image can be improved. The
デモザイク処理部231は、ブレンド処理部232による補正後のノイズ低減画像であるブレンド画像に対するデモザイク処理を行う。デモザイク処理とは、1つのプレーンを有する画像を、それぞれ1種類の色情報を表す複数のプレーンを有するデモザイク画像に変換する処理のことをいう。例えば、デモザイク処理部231は、Raw形式の画像を、YUV画像、L*a*b*画像、RGB画像、又はYMCK画像などに変換することができる。
The
以下では、デモザイク処理部231がRaw形式のブレンド画像をYUV形式に変換する場合の具体的な処理例を説明する。上記の通り、入力画像200はBayer画像であるから、ブレンド画像もBayer画像である。デモザイク処理部231は、着目画素について、着目画素の色以外の色を、周囲の近傍8画素を用いた線形補完により決定する。例えば着目画素がR(赤)である場合、G(緑)とB(青)の補完が必要となる。Gの補完を行う場合は、着目画素の上・下・左・右の4つのG画素を用いて線形補完を行う。Bの補完を行う場合は、右斜め上・右斜め下・左斜め上・左斜め下の4つのB画素を用いて線形補完を行う。このような線形補完の結果、着目画素についてRGBの画素値が得られ、すなわちRGB画像が生成される。デモザイク処理部231は、こうして得られたRGB画像をYUV画像へと変換する。この変換は、式(4)〜(6)に従って、各画素の画素値に係数を乗じることにより行うことができる。
Y = 0.2126×R + 0.7152×G + 0.0722×B ……(4)
U = −0.114572×R − 0.385428×G + 0.5×B ……(5)
V = 0.5×R − 0.454153×G − 0.045847×B ……(6)
Hereinafter, a specific processing example will be described when the
Y = 0.2126 × R + 0.7152 × G + 0.0722 × B …… (4)
U = −0.1145272 × R − 0.385428 × G + 0.5 × B …… (5)
V = 0.5 × R − 0.454153 × G − 0.045547 × B …… (6)
以下、図4,5のフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理方法の流れを説明する。ステップS510において、ノイズ低減部210は入力画像200を読み込む。ステップS520において、ノイズ低減部210は、上述のように入力画像200のノイズを低減することによりノイズ低減画像を得る。
Hereinafter, the flow of the image processing method according to the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5. In step S510, the
ステップS530において、抽出部220は、上述のように入力画像200の高周波成分が強調された高周波強調画像を生成する。図5(A)は、ステップS530の詳細な処理の流れを示す。ステップS531において差分画像生成部222は、上述のように入力画像200とノイズ低減画像に基づいて差分画像を得る。ステップS532においてクリップ値算出部223aは、上述のようにノイズ低減画像に基づいてクリップ値を算出する。ステップS533においてクリップ処理部223bは、上述のように差分画像に対してクリップ値に基づくクリップ処理を行うことにより高周波成分画像を得る。
In step S530, the
ステップS540において画像生成部230は、ノイズ低減画像と高周波成分画像から出力画像を得る。図5(B)は、ステップS540の詳細な処理の流れを示す。ステップS541においてゲイン算出部232aは、上述のように、ノイズ低減画像に基づいてゲイン値を算出する。ステップS542においてゲイン乗算部232bは、上述のように高周波成分画像にゲイン値を乗算する。ステップS543において加算処理部232cは、上述のようにノイズ低減画像とゲイン値が乗算された高周波成分画像とを加算することにより、ブレンド画像を得る。ステップS544においてデモザイク処理部231は、ブレンド画像に対してデモザイク処理を行うことにより、出力画像を得る。
In step S540, the
以上のように、本実施形態では、クリップ処理によりエッジ成分の比率を相対的に向上した高周波成分画像を用いてノイズ低減画像を補正することで、入力画像の鮮鋭性を維持しながらノイズを低減することができる。また、画素ごとに異なる標準偏差のノイズが重畳している場合でも、想定されるノイズ量に基づいたクリップを行うことで良好な画質を実現する。 As described above, in the present embodiment, the noise reduction image is corrected by using the high frequency component image in which the ratio of the edge components is relatively improved by the clip processing, thereby reducing the noise while maintaining the sharpness of the input image. can do. Further, even when noise having a standard deviation different for each pixel is superimposed, good image quality is realized by performing clipping based on the expected amount of noise.
なお、本実施形態において、差分画像処理部223は、高周波強調画像の各画素について、画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行うことにより、被写体の明るさに依存して生じるノイズに対処した。また、ブレンド処理部232は、高周波成分画像に対して被写体の明るさに応じたゲイン値を乗算することにより、被写体の明るさに応じた画像の鮮鋭性低下に対処した。一方で、これらの双方を採用することは必須ではない。また、高周波強調画像の各画素について、画素に対応する被写体の明るさに応じた補正を行う別の手法を採用することも可能である。この際には、出力画像の鮮鋭性又は審美性が向上するように、非線形処理を採用することもできる。
In the present embodiment, the difference
[実施形態2]
実施形態2では、Raw形式の画像をデモザイクすることにより得られるデモザイク画像に対して、高周波強調画像をブレンドする。デモザイク処理において行われる補完により、高周波成分が失われることがあるが、このような構成により、高周波成分が加算された画像に対してデモザイク処理を行う場合と比較して、出力画像に含まれる高周波成分量を増加させることができる。また、実施形態2では、高周波強調画像のエッジ成分の比率を高める処理を行う。ノイズ低減処理において大部分のノイズを除去できている場合、高周波強調画像のエッジ成分がノイズに比べて相対的に少なくなるが、高周波強調画像のエッジ成分の比率を高めることにより、出力画像の鮮鋭性向上率を高めることができる。しかしながら、これらの双方を採用することは必須ではない。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, the high frequency emphasized image is blended with the demosaic image obtained by demosacing the Raw format image. The high frequency component may be lost due to the complementation performed in the demosaic processing, but due to such a configuration, the high frequency contained in the output image is compared with the case where the demosaic processing is performed on the image to which the high frequency component is added. The amount of ingredients can be increased. Further, in the second embodiment, a process of increasing the ratio of the edge component of the high-frequency emphasized image is performed. When most of the noise can be removed by the noise reduction processing, the edge component of the high-frequency emphasized image is relatively small compared to the noise, but by increasing the ratio of the edge component of the high-frequency emphasized image, the output image is sharp. The rate of improvement in sex can be increased. However, it is not essential to adopt both of these.
実施形態2に係る画像処理装置の構成は、実施形態1と類似しているが、抽出部220及び画像生成部230の処理及び構成が異なる。以下では、実施形態1との差異点を中心に説明し、実施形態1と共通する部分の説明は省略することがある。
The configuration of the image processing apparatus according to the second embodiment is similar to that of the first embodiment, but the processing and configuration of the
本実施形態において、抽出部220は、図6(A)に示すように、差分画像生成部222及び差分画像処理部223に加えて、平滑化処理部221を備える。平滑化処理部221は、ノイズ低減画像に対する平滑化処理を行う。例えば、平滑化処理部221は、フィルタ処理を行うことによりノイズ低減画像の平滑化を行うことができる。また、平滑化処理部221は、2次元フーリエ変換−高周波マスク−2次元逆フーリエ変換のような、別の手法を用いた平滑化処理を行ってもよい。ここで、平滑化処理部221は、レンジフィルタ又はバイラテラルフィルタ等を活用した、高周波成分を減弱させる非線形処理を行うことにより、エッジ成分又はテクスチャ成分を適応的に減弱させてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the
平滑化処理部221の具体的な処理例を以下に説明する。平滑化処理部221は、ノイズ低減画像中に着目画素(i,j)を設定し、着目画素を中心とした5×5画素の範囲の中の着目画素と同色の画素と着目画素の画素値に基づき、式(1)に従って重み付き平均値A(i,j)を得る。式(7)において、I(i,j)は、画素(i,j)の画素値を示す。図7(A)、(B)、及び(C)は、着目画素がR画素、G画素、及びB画素であるそれぞれの場合について、Bayer画像であるノイズ低減画像の着目画素と、着目画素と同色の画素と、の位置関係を示す。ノイズ低減画像の全画素を順次着目画素に設定しながらこの処理を繰り返すことにより、画素(i,j)に重み付き平均値A(i,j)を有する平滑化処理後の画像が得られる。
差分画像生成部222は、入力画像200と、平滑化処理後のノイズ低減画像と、の差分画像を生成することを除き、実施形態1と同様の処理を行う。差分画像処理部223も実施形態1と同様の処理を行う。このように、ノイズ低減画像に対して平滑化処理を行うことにより、ノイズ低減処理後の画像からエッジ成分の少なくとも一部が減少するため、差分画像が有する入力画像200のエッジ成分を増加させることができる。このため、高周波成分画像におけるエッジ成分の比率が向上し、出力画像の鮮鋭性を向上させることができる。
The difference
本実施形態において、画像生成部230は、図6(B)に示すように、デモザイク処理部231と、ミックス処理部233とを備える。デモザイク処理部231は、ノイズ低減画像に対してデモザイク処理を行うことを除き、実施形態1と同様の処理を行う。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the
ミックス処理部233は、高周波強調画像を用いて、デモザイク処理部231によるデモザイク処理により得られたデモザイク画像を補正することにより、出力画像を生成する。ここで、ミックス処理部233は、デモザイク画像の各プレーンに対して、異なる方法で補正を行うことができる。例えば、ミックス処理部233は、デモザイク画像の各プレーンに対し、プレーンごとに設定された混合比率で、高周波強調画像を合成することができる。ここで、いくつかのプレーンについての混合比率を0に設定することができる。すなわち、ミックス処理部233は、デモザイク画像が有する2以上のプレーンから選択された一部のプレーンに対して選択的に高周波強調画像を加算することができ、残りのプレーンに対しては高周波強調画像を加算しなくてもよい。
The
本実施形態においてミックス処理部233は、高周波成分画像を、デモザイク後画像のYプレーンのみに加算することにより、出力画像を生成する。ここで、Uプレーン及びVプレーンの補正は行われない。このように、Yプレーンのみに高周波強調画像を加算することにより、ノイズを低減させつつ鮮鋭性を良好に保つことができる。人間の視覚特性を考慮すると、ノイズ成分の存在が与える審美性への悪影響は、輝度情報を表すYプレーンでは小さい一方で、色差情報を表すUVプレーンでは大きい。また、信号の鮮鋭性(エッジ成分が大きいこと)が与える審美性への好影響は、Yプレーンでは大きく、UVプレーンでは小さい。このため、エッジ成分及びノイズ成分を含む高周波強調画像をYプレーンのみに加えることで、ノイズ成分が与える画像への悪影響を抑えながら、エッジ成分が与える画像への好影響を大きくすることができる。
In the present embodiment, the
ところで、RGB画素のそれぞれの感度差のために、高周波成分画像はBayer配列に従う市松模様状の明暗パターンを有しているかもしれない。そこで、ミックス処理部233は、高周波成分画像のような高周波強調画像の各画素について、画素の種類に応じた補正を行ってから、高周波強調画像を用いたデモザイク後画像の補正を行うことができる。上述のように、本実施形態において入力画像はRaw形式の画像である。Raw形式の画像の各画素は複数の種類の画素(例えばR,G,B)に分類され、互いに異なる種類の画素の画素値は、互いに異なる分光感度特性を有する撮像画素(例えばR,G,B)によって得られている。そこで、ミックス処理部233は、高周波成分画像の各画素の画素値に対して、画素ごとに設定されたゲイン値を乗じることにより、高周波成分画像を補正することができる。本実施形態において、このゲイン値は、R画素、G画素、及びB画素のそれぞれについて異なる値が用いられる。例えば、ゲイン値として、R画素、G画素、及びB画素のそれぞれについてのホワイトバランス係数を用いることができる。このように高周波成分画像の補正を行うことにより、Bayer配列に従う明暗パターンを抑制することができる。また、ミックス処理部233は、実施形態1のゲイン算出部232aと同様に算出したゲイン値と、上記の画素ごとに設定されたゲイン値と、の双方を、高周波成分画像の各画素の画素値に乗じてもよい。
By the way, due to the difference in sensitivity of each of the RGB pixels, the high-frequency component image may have a checkered light-dark pattern that follows the Bayer arrangement. Therefore, the
以下、図4,5,8のフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理方法の流れを説明する。ステップS510,S520,S532,S533の処理は実施形態1と同様である。ステップS531において、平滑化処理部221は上述のようにノイズ低減画像に対して平滑化処理を行い、差分画像生成部222は入力画像200からから平滑化処理後のノイズ低減画像を引くことで差分画像を生成する。ステップS540において画像生成部230は、ノイズ低減画像と高周波成分画像から出力画像を得る。図8は、本実施形態におけるステップS540の詳細な処理の流れを示す。ステップS546においてデモザイク処理部231は、上述のようにノイズ低減画像に対するデモザイク処理によりデモザイク後画像を得る。ステップS547においてミックス処理部233は、上述のようにデモザイク後画像のYプレーンを高周波成分画像を用いて補正することにより、出力画像を得る。このように、高周波成分画像を用いてデモザイク画像を補正することにより、出力画像の鮮鋭性を向上させることができる。
Hereinafter, the flow of the image processing method according to the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4, 5 and 8. The processing of steps S510, S520, S532, and S533 is the same as that of the first embodiment. In step S531, the smoothing
(その他の実施例)
上述の実施形態では、図2等に示される画像処理装置の各機能はコンピュータによって実現された。しかしながら、画像処理装置が有する一部又は全部の機能が専用のハードウェア又は画像処理回路によって実現されてもよい。また、本発明の一実施形態に係る画像処理装置は、例えばネットワークを介して接続された複数の情報処理装置によって構成されていてもよい。
(Other Examples)
In the above-described embodiment, each function of the image processing apparatus shown in FIG. 2 and the like is realized by a computer. However, some or all of the functions of the image processing apparatus may be realized by dedicated hardware or an image processing circuit. Further, the image processing device according to the embodiment of the present invention may be composed of, for example, a plurality of information processing devices connected via a network.
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, a claim is attached to make the scope of the invention public.
210:ノイズ低減部、220:抽出部、222:差分画像生成部、223:差分画像処理部、223a:クリップ値算出部、223b:クリップ処理部、230:画像生成部 210: Noise reduction unit, 220: Extraction unit, 222: Difference image generation unit, 223: Difference image processing unit, 223a: Clip value calculation unit, 223b: Clip processing unit, 230: Image generation unit
Claims (14)
前記入力画像の高周波成分が強調された高周波強調画像を生成する抽出手段と、
前記高周波強調画像の各画素について、前記画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行う補正手段と、
前記補正手段による処理後の高周波強調画像と前記ノイズ低減画像とに基づいて出力画像を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 A noise reduction means that generates a noise reduction image with noise reduced from the input image,
An extraction means for generating a high-frequency emphasized image in which the high-frequency component of the input image is emphasized, and
A correction means for limiting the pixel value of each pixel of the high-frequency emphasized image to a range corresponding to the brightness of the subject corresponding to the pixel.
A generation means for generating an output image based on the high-frequency enhanced image after processing by the correction means and the noise reduction image, and
An image processing device comprising.
前記生成手段は、前記ノイズ低減画像を前記補正手段による処理後の高周波強調画像を用いて補正し、補正後の画像に対してデモザイク処理を行うことにより、それぞれ1種類の色情報を表す複数のプレーンを有する前記出力画像を生成する
ことを特徴とする、請求項1から9のいずれか1項に記載の画像処理装置。 The input image is an image in which a plurality of types of pixels representing different types of color information are arranged in one plane.
The generation means corrects the noise reduction image using the high-frequency enhanced image processed by the correction means, and performs demosaic processing on the corrected image, whereby a plurality of colors representing one type of color information are exhibited. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the output image having a plane is generated.
前記入力画像の高周波成分が強調された高周波強調画像を生成する工程と、
前記高周波強調画像の各画素について、前記画素に対応する被写体の明るさに応じた範囲に画素値を制限する処理を行う工程と、
前記画素値を制限する処理後の高周波強調画像と前記ノイズ低減画像とに基づいて出力画像を生成する生成工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 The process of generating a noise-reduced image with reduced noise from the input image,
A step of generating a high frequency enhanced image in which the high frequency component of the input image is emphasized, and
A step of limiting the pixel value of each pixel of the high-frequency emphasized image to a range corresponding to the brightness of the subject corresponding to the pixel, and
A generation step of generating an output image based on the high-frequency emphasized image after the processing for limiting the pixel value and the noise reduction image, and
An image processing method characterized by having.
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