JP3221291B2 - 画像処理装置、画像処理方法、ノイズ除去装置及びノイズ除去方法 - Google Patents
画像処理装置、画像処理方法、ノイズ除去装置及びノイズ除去方法Info
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Description
像処理方法、ノイズ除去装置及びノイズ除去方法に関
し、特に、1画面中の画像全体の輝度信号の高周波成分
を検出することにより、画像処理を正確に行えるように
した画像処理装置、画像処理方法、ノイズ除去装置及び
ノイズ除去方法に関する。
デオプリンタ等の自然画像を再現するための画像入出力
装置は、再現する画像の鮮鋭感やコントラスト感の向上
のために、画像の強調処理(輪郭強調処理、階調変換処
理等)を輝度信号に対して施している。また、これらの
画像入出力装置は、入力または出力する画像信号に重畳
されているノイズを除去する処理(ノイズ除去処理)を
行っている。
除去処理を行うために、一様画像(一様領域)の検出処
理が行われる。
素との輝度のレベル差を計算し、その値が小さい画素を
統合するという「画素の統合処理」、輝度のレベル差の
大きなエッジ位置を検出し、エッジによって領域分割を
するという「エッジによる分割処理」、簡易的な処理と
しての、近傍領域内の画素の輝度レベルの分散が小さい
場合に、その中心画素が一様領域に含まれていると判定
する「近傍領域内の分散に基づく処理」等の処理が行わ
れていた。
た一様画像の検出処理は、各々、以下に示す課題を有し
ている。
ジによる分割処理」は、その処理を行う場合、多量のメ
モリを必要とするので、コストが高くなってしまうとい
う課題を有している。さらに、これらの処理は、一様領
域検出のための計算にかかる時間が長くなってしまうと
いう課題も有している。
(「画素の統合処理」及び「エッジによる分割処理」)
を、上述したテレビジョン受像機等の画像入出力装置で
行うことは困難である。
易的な一様領域の検出処理として、画像入出力装置に採
用されているが、1画面全体の情報を用いるのではな
く、近傍領域内という局所的な情報(輝度レベル)のみ
を用いているので、一様領域の検出が不正確なものにな
ってしまう(すなわち、一様領域であるにもかかわら
ず、一様領域として検出しない場合がある)という課題
を有している。
処理及び階調変換処理)は、画像全体に対して施される
ため、望ましい強調効果が得られる信号成分が少ない
(すなわち、強調処理の必要があまりない)一様領域で
は、一様領域の画像信号に重畳されているノイズ成分が
強調されてしまうという課題を有している。
全体に平滑化処理を施すことによって行われる。しか
し、画像の解像度の低下を最小限に抑制するために(エ
ッジ部分を平滑化しないように)、平滑化処理を比較的
弱めにかけるようにしているので、本来高周波成分の少
ない(輝度レベルの変化の少ない)一様領域でのノイズ
低減効果が不十分になってしまうという課題を有してい
る。
たものであり、一様領域を低コストで、正確かつ迅速に
検出すると共に、画像の強調処理及びノイズの除去処理
を正確に行うことができるようにすることを目的とす
る。
理装置は、ノイズを含む画像から、輝度レベルの変化が
小さい一様領域を抽出する画像処理装置において、画像
の輝度信号の高周波成分を、1画面中の画像全体にわた
って抽出する抽出手段と、抽出手段の出力値に基づい
て、1画面分の輝度信号の輝度レベルのヒストグラムを
生成するヒストグラム生成手段と、ヒストグラムを解析
し、一様領域らしさを表す所定の係数を輝度レベル毎に
算出する係数算出手段と、係数算出手段の算出した所定
の係数を、各画素位置の輝度信号の輝度レベルに対応し
て、画面上のすべての画素位置に対応付ける画素位置別
係数生成手段とを備えることを特徴とする。
を含む画像から、輝度レベルの変化が小さい一様領域を
抽出する画像処理方法において、画像の輝度信号の高周
波成分を、1画面中の画像全体にわたって抽出し、抽出
された値に基づいて、1画面分の輝度信号の輝度レベル
のヒストグラムを生成し、ヒストグラムを解析し、一様
領域らしさを表す所定の係数を輝度レベル毎に算出し、
所定の係数を、各画素位置の輝度信号の輝度レベルに対
応して、画面上のすべての画素位置に対応づけることを
特徴とする。
のノイズを除去するノイズ除去装置において、画像の輝
度信号の高周波成分を、1画面中の画像全体にわたって
抽出する抽出手段と、抽出手段の出力値に基づいて、1
画面分の輝度信号の輝度レベルのヒストグラムを生成す
るヒストグラム生成手段と、ヒストグラムを解析し、一
様領域らしさを表す所定の係数を輝度レベル毎に算出す
る係数算出手段と、係数算出手段の算出した所定の係数
を、各画素位置の輝度信号の輝度レベルに対応して、画
面上のすべての画素位置に対応付ける画素位置別係数生
成手段と、画面上のすべての画素位置に対応付けられた
所定の係数に基づいて、画面上のすべての画素位置の輝
度信号を平滑化する平滑化手段とを備えることを特徴と
する。
のノイズを除去するノイズ除去方法において、画像の輝
度信号の高周波成分を、1画面全体にわたって抽出し、
抽出された値に基づいて、1画面分の輝度信号の輝度レ
ベルのヒストグラムを生成し、ヒストグラムを解析し、
一様領域らしさを表す所定の係数を輝度レベル毎に算出
し、所定の係数を、各画素位置の輝度信号の輝度レベル
に対応して、画面上のすべての画素位置に対応付け、画
面上のすべての画素位置に対応付けられた所定の係数に
基づいて、1画面中のすべての画素位置の輝度信号を平
滑化することを特徴とする。
は、抽出手段が、画像の輝度信号の高周波成分を、1画
面中の画像全体にわたって抽出し、ヒストグラム生成手
段が、抽出手段の出力値に基づいて、1画面分の輝度信
号の輝度レベルのヒストグラムを生成する。係数算出手
段が、ヒストグラムを解析し、一様領域らしさを表す所
定の係数を輝度レベル毎に算出し、画素位置別係数生成
手段が、算出された所定の係数を、各画素位置の輝度信
号の輝度レベルに対応して、画面上のすべての画素位置
に対応付ける。
は、画像の輝度信号の高周波成分が、1画面中の画像全
体にわたって抽出され、1画面分の輝度信号の輝度レベ
ルのヒストグラムが、抽出された値に基づいて生成さ
れ、一様領域らしさを表す所定の係数が、ヒストグラム
が解析されることによって算出され、算出された所定の
係数が、各画素の輝度信号の輝度レベルに対応して、画
面上のすべての画素位置に対応付けられる。
は、抽出手段が、画像の輝度信号の高周波成分を、1画
面中の画像全体にわたって抽出し、ヒストグラム生成手
段が、抽出手段の出力値に基づいて、1画面分の輝度信
号の輝度レベルのヒストグラムを生成する。係数算出手
段が、ヒストグラムを解析し、一様領域らしさを表す所
定の係数を輝度レベル毎に算出し、画素位置別係数生成
手段が、算出された所定の係数を、各画素位置の輝度信
号の輝度レベルに対応して、画面上のすべての画素位置
に対応付ける。平滑化手段が、画面上のすべての画素位
置に対応付けられた所定の係数に基づいて、画面上のす
べての画素位置の輝度信号を平滑化する。
は、画像の輝度信号の高周波成分が、1画面全体にわた
って抽出され、1画面分の輝度信号の輝度レベルのヒス
トグラムが、抽出された値に基づいて生成され、一様領
域らしさを表す所定の係数が、ヒストグラムが解析され
ることによって算出され、算出された所定の係数が、各
画素の輝度信号の輝度レベルに対応して、画面上のすべ
ての画素位置に対応付けられる。さらに、画面上のすべ
ての画素位置の輝度信号が、画面上のすべての画素位置
に対応付けられた所定の係数に基づいて平滑化される。
照して説明するが、その前に、特許請求の範囲に記載の
発明の各手段と以下の実施例との対応関係を明らかにす
るために、各手段の後の括弧内に、対応する実施例(但
し、一例)を付加して、本発明の特徴を記述すると、次
のようになる。
を含む画像から、輝度レベルの変化が小さい一様領域を
抽出する画像処理装置において、画像の輝度信号の高周
波成分を、1画面中の画像全体にわたって抽出する抽出
手段(例えば図1の微分器11)と、抽出手段の出力値
に基づいて、1画面分の輝度信号の輝度レベルのヒスト
グラムを生成するヒストグラム生成手段(例えば図1の
ヒストグラム生成器12)と、ヒストグラムを解析し、
一様領域らしさを表す所定の係数を輝度レベル毎に算出
する係数算出手段(例えば図1の係数算出器14)と、
係数算出手段の算出した所定の係数を、各画素位置の輝
度信号の輝度レベルに対応して、画面上のすべての画素
位置に対応付ける画素位置別係数生成手段(例えば図1
の係数メモリ15)とを備えることを特徴とする。
のノイズを除去するノイズ除去装置において、画像の輝
度信号の高周波成分を、1画面中の画像全体にわたって
抽出する抽出手段(例えば図1の微分器11)と、抽出
手段の出力値に基づいて、1画面分の輝度信号の輝度レ
ベルのヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段
(例えば図1のヒストグラム生成器12)と、ヒストグ
ラムを解析し、一様領域らしさを表す所定の係数を輝度
レベル毎に算出する係数算出手段(例えば図1の係数算
出器14)と、係数算出手段の算出した所定の係数を、
各画素位置の輝度信号の輝度レベルに対応して、画面上
のすべての画素位置に対応付ける画素位置別係数生成手
段(例えば図1の係数メモリ15)と、画面上のすべて
の画素位置に対応付けられた所定の係数に基づいて、画
面上のすべての画素位置の輝度信号を平滑化する平滑化
手段(例えば図12の適応型平滑化器91)とを備える
ことを特徴とする。
ものに限定することを意味するものではない。
置の一実施例の構成を示すブロック図である。本実施例
の一様領域検出装置1においては、A/D変換器10
は、画像を図2に示すように水平方向に走査することに
よって得られたアナログ輝度信号Ya をディジタル輝度
信号Yd にA/D変換して、微分器11、ヒストグラム
生成器12及び係数メモリ15に供給するようになされ
ている。
1画面中の所定の画素位置(i,j)の画素の値(すな
わち、1画面中の所定の画素位置(i,j)のディジタ
ル輝度信号)を表すものとする。なお、iは水平方向の
画素位置を表し、jは垂直方向の画素位置を表すものと
する。
を抽出する一種のハイパスフィルタであり、A/D変換
器10から供給された、所定の画素位置のディジタル輝
度信号Yd(i,j)の2次微分値dv(i,j)を、
1画面全体にわたって、順次計算し(後述する)、その
2次微分値dv(i,j)の絶対値adv(i,j)
(以下、微分絶対値adv(i,j)という)をヒスト
グラム生成器12に供給するようになされている。
ら供給された微分絶対値adv(i,j)(1画面分)
を基に、1画面分の輝度レベルLのヒストグラムHを生
成して(後述する)、そのヒストグラムHをヒストグラ
ム平滑化器13に供給するようになされている。
ム生成器12から供給された1画面分のヒストグラムH
に対して、レベル方向の平滑化を施し、平滑化ヒストグ
ラムH’を生成するようになされている(後述する)。
この平滑化ヒストグラムH’は、係数算出器14に供給
される。
13から供給された、平滑化ヒストグラムH’に基づい
て、輝度レベルLに対応する一様領域らしさを示す係数
(以下、一様領域係数という)C[L]を算出するよう
になされている(後述する)。さらに、係数算出器14
は、すべての輝度レベルについての一様領域係数C
[L]を算出すると、それを係数テーブルCとして、係
数メモリ15に供給するようになされている。
供給されたディジタル輝度信号Yd(i,j) と、係数
算出器14から供給された係数テーブルCとを比較す
る。そして、係数メモリ15は、ディジタル輝度信号Y
d(i,j)の輝度レベルLに対応する一様領域係数C
[L]を、その画素位置(i,j)に割り当て(対応付
け)、画素位置(i,j)が一様領域に含まれている可
能性を示す画素位置別一様領域係数C[Yd(i,
j)]を1画面分生成して、出力するようになされてい
る。
作について説明する。
られたアナログ輝度信号Ya は、A/D変換器10に入
力され、ディジタル輝度信号Yd (すなわち、Yd
(i,j))にA/D変換され、微分器11、ヒストグ
ラム生成器12及び係数メモリ15に供給される。
て、A/D変換器10から供給されたディジタル輝度信
号Yd(i,j) の2次微分値dv(i,j)を算出す
る。
定の定数であり、2次微分値dv(i,j)を算出する
ための画素間隔を表している。
dv(i,j)の絶対値を(2)式を用いて算出する。
次微分値dv(i,j)の絶対値(すなわち微分絶対
値)であり、微分器11は、この微分絶対値adv
(i,j)をヒストグラム生成器12に供給する。
器10からのディジタル輝度信号Yd(i,j) 及び微
分器11からの微分絶対値adv(i,j)が供給さ
れ、ヒストグラム生成器12は、微分絶対値adv
(i,j)が、所定のしきい値TH1 よりも小さい場合
(後述する)、その微分絶対値adv(i,j)に対応
する画素位置(i,j)のディジタル輝度信号Yd
(i,j) の輝度レベルLの度数H[L]に1を加算
する。さらに、ヒストグラム生成器12は、この処理を
1画面中のすべての画素位置について行い、1画面分の
輝度レベルLのヒストグラムHを生成して、ヒストグラ
ム平滑化器13に供給する。
H1 よりも大きい微分絶対値adv(i,j)に対応す
るディジタル輝度信号Yd(i,j) は、エッジ等を示
す、有効な信号成分であるものとして(ノイズ等を示す
信号ではないものとして)輝度レベルLのヒストグラム
Hの生成には使用しない。この所定のしきい値TH1の
設定については後述する。
式に示すような1次元の平均値フィルタを用いて、供給
されたヒストグラムHに対してレベル方向の平滑化処理
を施し、平滑化ヒストグラムH’を生成する。
示す平均値フィルタによる平滑化に限らず、注目する輝
度レベルの近傍の輝度レベルの度数の中央値を中心輝度
レベルの度数にするメディアンフィルタを用いてヒスト
グラムHの平滑化を行うようにしてもよい。
によって平滑化されたヒストグラムH’を示す図であ
り、その横軸は、輝度レベルLを示し、その縦軸は、各
輝度レベルを有するディジタル輝度信号Yd(i,j)
の度数H’[L]を示している。ヒストグラム平滑化器
13は、図3(a)に示す平滑化ヒストグラムH’を係
数算出器14に供給する。係数算出器14は、供給され
た平滑化ヒストグラムH’を解析して、各輝度レベルL
毎の一様領域係数C[L]を算出する。図3(b)は、
係数算出器14によって算出された一様領域係数C
[L]と輝度レベルLとの関係を表す図(すなわち、係
数テーブルCを表す図)である。以下に、係数算出器1
4の係数算出処理について説明する。
トグラムH’(図3(a))において、予め設定されて
いるしきい値TH2 よりも大きい度数H’[L]を有す
る輝度レベルを検出し、その輝度レベルの一様領域係数
C[L]を1にする(図3(b))。すなわち、本実施
例の場合、図3(a)に示すように、所定のしきい値T
H2 よりも大きい度数H’[L]を有する輝度レベル
は、輝度レベルLm0乃至Lp0,Lm1乃至Lp1,Lm2乃至
Lp2であるので、図3(b)に示すように、この輝度レ
ベルの一様領域係数C[L]を1に設定する。
ルの範囲(所定のしきい値TH2よりも大きい度数を有
する輝度レベルの範囲)以外の輝度レベルに対応する一
様領域係数C[L]を、次に示す(4)式に基づいて算
出する。
[L]の値が1の輝度レベルの範囲の最小レベル(本実
施例の場合、図3(a)中の輝度レベルLm0,Lm1,L
m2)を示しており、Lpは、 一様領域係数C[L]の値
が1の輝度レベルの範囲の最大レベル(本実施例の場
合、図3(a)中の輝度レベルLp0,Lp1,Lp2)を示
している。また、dLは、予め設定されている所定の定
数である。
を算出した場合において、1個の輝度レベルに対応し
て、2個の一様領域係数C[L]が算出されたとき(例
えば、図3(b)中の輝度レベルLp1乃至Lm2の間の
所定の区間Tにおいて)、値の大きい一様領域係数C
[L]を、その輝度レベルLに対応する一様領域係数と
する。また、上記(4)式によって一様領域係数C
[L]の対応付けがなされない輝度レベルの範囲(例え
ば、図3(b)中の輝度レベルLm0−dLより小さい範
囲、輝度レベルLp0+dL乃至Lm1−dLの範囲、輝度
レベルLp2+dLより大きい範囲)には、一様領域係数
C[L]として0が対応づけられる。
絶対値adv(輝度レベルの変化の大きさを表す値)が
多くある場合、その輝度レベルを有する輝度信号は、一
様領域中の輝度信号である可能性が高いので、係数算出
器14は、上記のように、平滑化ヒストグラムH’の度
数H’[L]の値が大きい輝度レベルLに対応する一様
領域係数として、大きな値(最大値は1)を設定する。
様領域係数C[L]の値が大きい(特に、その値が1に
近い)ほど、その輝度レベルLを有するディジタル輝度
信号Yd(i,j) の画素位置(i,j)が一様領域に
含まれている可能性が高い。
様領域係数(すなわち、図3(b)に示す係数テーブル
C)を係数メモリ15に供給する。係数メモリ15に
は、係数テーブルC(図3(b))の他に、A/D変換
器10からディジタル輝度信号Yd(i,j) が供給さ
れている。係数メモリ15は、各ディジタル輝度信号Y
d(i,j) の輝度レベルLに対応して、一様領域係数
C[L]を各画素に割り当て、画素位置別一様領域係数
C[Yd(i,j)] を生成する。そして、生成された
画素位置別一様領域係数C[Yd(i,j)] が外部に
出力される。なお、以下の記載において、画素位置
(i,j)における一様領域係数をC(i,j)と表
す。
の2次微分値を算出し(すなわち、輝度信号の高周波成
分を抽出し)、その1画面分の2次微分値に基づいて一
様領域を検出するようにしているので、正確かつ迅速に
一様領域を検出するようにすることができる。
においては、1画面分のディジタル輝度信号Yd(i,
j) に基づいて、輝度レベルLのヒストグラムHを生
成し、図3(b)に示す係数テーブルC(すなわち、1
画面分の一様領域係数C[L])を算出している。従っ
て、係数テーブルCの算出には、1画面分の時間が必要
とされるので、係数テーブルCが、係数メモリ15に供
給されるとき、係数メモリ15には、A/D変換器10
から次の画面の(1画面進んだ)ディジタル輝度信号Y
d(i,j) が供給される。
合、係数メモリ15で行われる一様領域係数C[L]の
各画素位置(i,j)への対応付けが、1画面分の時間
遅れを伴ってなされることになり、特に、入力される画
像信号が動画像信号である場合、一様領域の検出の正確
性が若干損なわれてしまう。そこで、図4に示す構成と
することができる。
置の他の実施例の構成を示すブロック図である。図4の
一様領域検出装置20の構成は、図1に示す一様領域検
出装置1の構成と基本的に同様であり、画像メモリ21
が、A/D変換器10と係数メモリ15との間に設けら
れた構成になっている。
は、A/D変換器10から出力されたディジタル輝度信
号Yd(i,j) は、画像メモリ21に一旦蓄積され、
1画面分遅延されてから係数メモリ15に供給される。
なお、微分器11及びヒストグラム生成器12には、遅
延されていないディジタル輝度信号Yd(i,j) が供
給される。
の場合、係数テーブルCが係数メモリ15に供給される
とき、係数テーブルCの算出に用いた画面のディジタル
輝度信号Yd(i,j) が係数メモリ15に供給され
る。従って、ディジタル輝度信号Yd(i,j) と一様
領域係数C[L]とが、時間遅れなく正確に対応付けら
れ、より正確に一様領域を検出するようにすることがで
きる。
0の一実施例の構成を示すブロック図である。本実施例
の輪郭強調装置30においては、A/D変換器10A
は、外部から供給されたアナログ輝度信号Ya をディジ
タル輝度信号Yd にA/D変換して、一様領域検出装置
1A及び輪郭強調器31に供給するようになされてい
る。
領域検出装置1と、ほぼ同様の構成(A/D変換器10
を除く構成)を有し、上述した画素位置別一様領域係数
C[Yd(i,j)] を生成して、輪郭強調器31に供
給するようになされている。
ら供給されたディジタル輝度信号Yd(i,j)を、一
様領域検出装置1Aから供給された画素位置別一様領域
係数C[Yd(i,j)] に基づいて、画像の輪郭部分
を強調する強調輝度信号Y’d(i,j)に変換して、
D/A変換器32に供給するようになされている(後述
する)。
供給されたディジタル信号である強調輝度信号Y’d
(i,j)をアナログ信号の強調輝度信号Y’a(i,
j)にD/A変換して、外部に出力するようになされて
いる。
ついて、図6の輪郭強調器31のブロック図を参照して
説明する。図5のA/D変換器10Aから出力されたデ
ィジタル輝度信号Yd(i,j) は、輪郭強調器31内
の強調信号生成器41及び加算器43に供給される。強
調信号生成器41は、上記(1)式を用いてディジタル
輝度信号Yd(i,j)の2次微分値dv(i,j)を
算出して、算出した2次微分値dv(i,j)を強調信
号として、強調信号補正器42に供給するようになされ
ている。
された画素位置別一様領域係数C[Yd(i,j)]
は、輪郭強調器31内の強調信号補正器42に供給され
るようになされている。強調信号補正器42は、供給さ
れた画素位置別一様領域係数C[Yd(i,j)]に基
づいて、補正強調信号dv’(i,j)を生成して(後
述する)、加算器43に供給するようになされている。
給された補正強調信号dv’(i,j)と、図5に示す
A/D変換器10Aから供給されたディジタル輝度信号
Yd(i,j)とを画素位置毎に加算し、強調輝度信号
Y’d(i,j)を生成して、図5に示すD/A変換器
32に供給するようになされている。
について説明する。アナログ輝度信号Ya は、A/D変
換器10Aによって、ディジタル輝度信号Yd にA/D
変換され、一様領域検出装置1A及び輪郭強調器31
(輪郭強調器31内の強調信号生成器41及び加算器4
3)に供給される。一様領域検出装置1Aは、供給され
たディジタル輝度信号Yd(i,j) に基づいて、上述
した画素位置別一様領域係数C[Yd(i,j)]を生
成して、輪郭強調器31内の強調信号補正器42に供給
する。なお、上述したように、画素位置別一様領域係数
C[Yd(i,j)]を生成するのに要する時間は、1
画面分の時間となる。
タル輝度信号Yd(i,j) の2次微分値(強調信号)
dvを、上記(1)式に基づいて算出して、強調信号補
正器42に供給する。強調信号補正器42は、強調信号
生成器41から供給された強調信号dvを、次に示す
(5)式を用いて、補正強調信号dv’に変換する。
されているしきい値である。
しきい値TH3 と、供給された2次微分値dvの絶対値
とを比較し、2次微分値dvの絶対値が、所定のしきい
値TH3 以上の場合、その位置が画像の輪郭部分(エッ
ジ部分)であると判定し、その位置の2次微分値dv
(i,j)を補正強調信号dv’(i,j)として出力
する。
2次微分値dvの絶対値が所定のしきい値TH3 よりも
小さい場合、強調信号補正器42は、一様領域検出装置
1Aから供給された画素位置別一様領域係数C[Yd
(i,j)]の対応する画素位置の一様領域係数C
(i,j)を用いて、新たに補正強調信号dv’(i,
j)を生成し、出力する。この場合、一様領域係数C
(i,j)の値が小さいとき、その位置は、一様領域に
含まれる可能性が低いので、値の大きな補正強調信号d
v’(i,j)(その最大値はdv(i,j))が生成
され、一様領域係数C(i,j)の値が大きい場合(特
に1である場合)、その位置は、一様領域に含まれる可
能性が高いので、値の小さな補正強調信号dv’(i,
j)(その最小値は0)が生成され、加算器43に供給
される。
ベル変化の大きい位置では、2次微分値dvをそのまま
補正強調信号dv’とし、輝度レベル変化の小さい位置
では、一様領域係数C(i,j)の値に対応して、強調
信号(2次微分値)dvを減衰させた値を補正強調信号
dv’として、加算器43に供給する。
給された補正強調信号dv’と、図5に示すA/D変換
器10Aから供給されたディジタル輝度信号Yd(i,
j)とを加算して、強調輝度信号Y’d(i,j)を生
成し、D/A変換器32に供給する。D/A変換器32
に供給されたディジタル信号である強調輝度信号Y’d
(i,j)は、アナログ信号の強調輝度信号Y’a
(i,j)に変換され、外部に出力される。
Aによって生成される、正確な一様領域係数C(i,
j)に基づいて輪郭強調を行うようにしているので、一
様領域以外の場所を、正確に強調するようにすることが
できる。
備える一様領域検出装置1Aは、図1に示す一様領域検
出装置1とほぼ同様の構成を有しているので、上述した
ように、一様領域検出装置1A内での、一様領域係数C
[L]の画面の各画素への割り当ては、1画面分の遅れ
をもって行われており、正確な一様領域の検出処理が行
われていない(すなわち、1画面分遅れた係数テーブル
Cを用いて、画素位置別一様領域係数C[Yd(i,
j)]が生成されている)。従って、この画素位置別一
様領域係数C[Yd(i,j)]に基づいて行われる輪
郭強調処理も正確性が損なわれてしまう。そこで、図7
に示す構成とすることができる。
他の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例の
輪郭強調装置50の構成は、図5に示す輪郭強調装置3
0の構成と基本的に同様であるが、以下の構成が異なっ
ている。
おいては、図5の輪郭強調装置30の場合と異なり、図
4に示す一様領域検出装置20とほぼ同様の構成(A/
D変換器10が設けられていない構成)を有する一様領
域検出装置20Aが設けられている。
いては、入力されるディジタル輝度信号Yd を1画面分
遅延して出力する画像メモリ51が、A/D変換器10
Aと輪郭強調器31との間に設けられている。なお、他
の構成については、図5に示す輪郭強調装置30の構成
と同様である。
から出力される画素位置別一様領域係数C[Yd(i,
j)] は、入力画像(ディジタル輝度信号Yd(i,
j))と一様領域係数C[L]とが1画面分の時間遅れ
なく対応付けされて生成されたものであり、さらに、輪
郭強調器31に供給されるディジタル輝度信号Yd
(i,j)が、画像メモリ51で1画面分遅延されてい
るので、画像の輪郭強調処理も、1画面分の時間遅れな
く行われる。従って、本実施例においては、特に、入力
される画像信号が動画像信号である場合、画像の輪郭強
調処理を正確に行うようにすることができる。
ては、ディジタル輝度信号Yd(i,j) を1画面分遅
延させるためのメモリが2個(一様領域検出装置20A
内の画像メモリ(図4に示す画像メモリ21)及び画像
メモリ51)設けられているので、コストが高くなって
しまう。そこで、図8に示す構成を採用することができ
る。
他の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例の
輪郭強調装置60の構成は、図7に示す輪郭強調装置5
0の構成と基本的に同様であり、以下の構成が異なって
いる。
おいては、図7の輪郭強調装置50と異なり、1画面分
の一様領域係数C[L](係数テーブルC)を生成する
装置として、図1に示す一様領域検出装置1とほぼ同様
の構成(A/D変換器10及び係数メモリ15が設けら
れていない構成)を有する一様領域検出装置1Bが設け
られている。従って、一様領域検出装置1Bは、一様領
域係数C[L]の各画素への対応付けを行わず(すなわ
ち、画素位置別一様領域係数C[Yd(i,j)] を生
成せず)、係数テーブルCを出力する。
様領域係数C[L]の画像の各画素への対応付けを行う
係数メモリ15Bが、画像メモリ51の後段に配置され
ている。画像メモリ51は、1画面分遅延したディジタ
ル輝度信号Yd(i,j) を、係数メモリ15B及び輪
郭強調器31に供給する。
いては、係数メモリ15Bに供給されるディジタル輝度
信号Yd(i,j) が1画面分遅延されているので、一
様領域係数C[L]の画像の各画素への対応付けが時間
遅れなく行われ、さらに、輪郭強調器31に供給される
ディジタル輝度信号Yd(i,j)も 1画面分遅延され
ているので、輪郭強調信号Yd’(i,j)が時間遅れ
なく生成され、正確に輪郭強調処理が行われる。
ジタル輝度信号Yd(i,j) を1画面分遅延させるた
めの画像メモリを1個(画像メモリ51のみ)にするこ
とができ、コストを低くすることができる。
0の一実施例の構成を示すブロック図である。本実施例
の階調変換装置70の構成は、図5に示す輪郭強調装置
30の構成と基本的に同様であり、輪郭強調器31の代
わりに、画像のコントラストを強調するための階調変換
器71が設けられている。
成例を示すブロック図である。この階調変換器71にお
いては、レベル変換器81は、A/D変換器10Aから
ディジタル輝度信号Yd(i,j)の供給を受け、その
ディジタル輝度信号Yd(i,j)を所定の階調変換関
数g(後述する)によって階調変換して、階調変換輝度
信号Yce(i,j)を生成し、重み付加算器82に供給
するようになされている。
からのディジタル輝度信号Yd(i,j)、レベル変換
器81からの階調変換輝度信号Yce(i,j)、及び一
様領域検出装置1Aからの画素位置別一様領域係数C
[Yd(i,j)]の供給を受け、ディジタル輝度信号
Yd(i,j)及び階調変換輝度信号Yce(i,j)
に、その画素位置の一様領域係数C(i,j)に基づい
た重みを乗算し、両者を加算して、補正階調変換輝度信
号Y’ce-d(i,j)を生成して(後述する)、D/A
変換器32に供給するようになされている。
を説明する。
Ya をディジタル輝度信号Yd にA/D変換して、一様
領域検出装置1A及び階調変換器71(階調変換器71
内部のレベル変換器81及び重み付加算器82)に供給
する。一様領域検出装置1Aは、供給されたディジタル
輝度信号Yd(i,j) に基づいて、画素位置別一様領
域係数C[Yd(i,j)]を生成し、階調変換器71
内の重み付加算器82に供給する。
基づいて、入力されたディジタル輝度信号Yd(i,
j)の階調変換を行う。
のコントラスト強調を行う関数であり、従来から提案さ
れているものを用いる。本実施例においては、例えば、
図11に示すような非線形の単調増加関数を階調変換関
数gとして用いる。すなわち、値の小さなディジタル輝
度信号Yd(i,j)は、その値をより小さくするよう
に階調変換され、値の大きなディジタル輝度信号Yd
(i,j)は、その値をより大きくするように階調変換
される。
調変換輝度信号Yce(i,j)を、重み付き加算器82
に供給する。重み付加算器82には、一様領域検出装置
1Aからの画素位置別一様領域係数C[Yd(i,
j)]、 レベル変換器81からの階調変換輝度信号Yc
e(i,j)及びA/D変換器10Aからのディジタル
輝度信号Yd(i,j) が供給され、重み付加算器82
は、次に示す(7)式に基づいて、補正階調変換輝度信
号Y’ce-d(i,j)を生成する。
きい画素位置においては(つまり、一様領域に含まれる
可能性が高い画素位置においては)、重み付加算器82
は、階調変換されていないディジタル輝度信号Yd
(i,j) の重みを大きくし、階調変換輝度信号Yce
(i,j)の重みを小さくし、両者を加算して補正階調
変換輝度信号Y’ce-d(i,j)を生成する(すなわ
ち、生成される補正階調変換輝度信号Y’ce-d(i,
j)は、階調変換されていないディジタル輝度信号Yd
(i,j)に近い値になる)。
画素位置においては(つまり、一様領域に含まれる可能
性が低い画素位置においては)、重み付加算器82は、
階調変換されていないディジタル輝度信号Yd(i,
j)の重みを小さくし、階調変換輝度信号Yce(i,
j)の重みを大きくし、両者を加算して補正階調変換輝
度信号Y’ce-d(i,j)を生成する(すなわち、生成
される補正階調変換輝度信号Y’ce-d(i,j)は、階
調変換輝度信号Yce(i,j)に近い値になる)。
階調変換輝度信号Y’ce-d(i,j)は、D/A変換器
32に供給され、アナログの補正階調輝度信号Y’ce-a
にD/A変換されて、出力される。
変換器71を、図7または図8に示す輪郭強調器31の
位置に配置することによって、上述した1画面分の時間
遅れの問題が解決され、階調変換が正確に行われるよう
になることはいうまでもない。
置の一実施例の構成例を示すブロック図である。本実施
例のノイズ除去装置90の構成は、図5に示す輪郭強調
装置30の構成と基本的に同様であり、輪郭強調器31
の代わりに適応型平滑化器91が設けられた構成になっ
ている。
1の構成例を示すブロック図である。この適応型平滑化
器91においては、平滑化器101は、A/D変換器1
0Aから供給されたディジタル輝度信号Yd(i,j)
を、空間的な平均値フィルタ、または動画像の場合に用
いる再帰的時間ローパスフィルタ(いずれも後述する)
によって平滑化して、平滑化輝度信号Yav(i,j)を
生成するようになされている。
号Yd(i,j) 、平滑化輝度信号Yav(i,j)及び
画素位置別一様領域係数C[Yd(i,j)] の供給を
受け、ディジタル輝度信号Yd(i,j) 及び平滑化輝
度信号Yce(i,j)に、その画素位置の一様領域係数
C(i,j)に基づいた重みを乗算し、両者を加算し
て、ノイズ除去済輝度信号Y’av-d(i,j)を生成す
る(後述する)。生成されたノイズ除去済輝度信号Y’
av-d(i,j)は、D/A変換器32に供給される。
作を説明する。
0Aによって、ディジタル輝度信号Yd にA/D変換さ
れ、一様領域検出装置1A及び適応型平滑化器91(適
応型平滑化器91内の平滑化器101及び重み付加算器
102)に供給される。
は、A/D変換器10Aから供給されたディジタル輝度
信号Yd(i,j) を、次に示す(8)式で表される空
間的な平均値フィルタを用いて平滑化し、平滑化輝度信
号Yav(i,j)を生成する。
値を計算するための近傍領域の範囲を表している。ま
た、本実施例のノイズ除去装置90に入力される画像信
号が動画像である場合、平滑化器101は、次に示す
(9)式で表される再帰的ローパスフィルタを用いて、
平滑化輝度信号を生成する。
時刻kに入力されたディジタル輝度信号を表し、Yav
(i,j,k)は、ディジタル輝度信号Yd(i,j,
k) の平滑化輝度信号を表す。また、上記式(9)中
の所定の値bは、現在時刻の画像に対する重み係数を表
している。
輝度信号Yav(i,j)は、重み付加算器102に供給
される。重み付加算器102は、次に示す(10)式に
基づいて、ノイズ除去済輝度信号Y’av-d(i,j)を
算出する。
付加算器102は、一様領域に含まれている可能性の高
い(つまり、一様領域係数C(i,j)が大きい)画素
位置では、平滑化輝度信号Yav(i,j)の重みを大き
くし、平滑化処理されていないディジタル輝度信号Yd
(i,j) の重みを小さくする(すなわち、一様領域
に含まれている可能性の高い画素位置には、強い平滑化
を施す)。
含まれている可能性の低い画素位置では(つまり、一様
領域係数C(i,j)が小さい)画素位置では、平滑化
輝度信号Yav(i,j)の重みを小さくし、平滑化処理
されていないディジタル輝度信号Yd(i,j) の重み
を大きくする(すなわち、一様領域に含まれている可能
性の低い画素位置には、弱い平滑化を施す)。
ィジタルのノイズ除去済輝度信号Y’av-d(i,j)
は、D/A変換器32に供給され、アナログのノイズ除
去済輝度信号Y’av-d(i,j)にD/A変換されて、
出力される。
応型平滑化器91を、図7または図8に示す輪郭強調器
31の位置に配置することによって、上述した1画面分
の時間遅れの問題が解決され、ノイズ除去処理が正確に
行われる。
トグラム生成器12に設定されているしきい値TH1 に
ついて説明する。図1及び図4に示すヒストグラム生成
器12は、輝度信号の小さいレベル変化は、ノイズに起
因しているとして、ヒストグラムHを生成している。し
かし、入力レベルが小さい輝度信号(すなわち暗部の輝
度信号)では、ノイズではない信号自体の変化も小さい
ので、しきい値TH1を所定の値に固定してしまうと、
暗部が過剰に一様領域とみなされてしまう。
ち、暗部)では、ノイズではない輝度信号の変化量の減
少を考慮して、しきい値TH1 を小さくなるように設定
する(すなわち、輝度レベルLが低いほど、しきい値T
H1 を小さくする(輝度レベル適応によるしきい値TH
1の設定))。
上記のようにしきい値TH1 を設定してしまうと、一様
領域が検出されにくくなり、ノイズ除去が正確に行われ
なくなってしまうという問題点がある。
ズにおいても、ダイナミックレンジの大きい画像中の低
レベル領域(暗部)のノイズと、例えば夜景のようなダ
イナミックレンジの狭い(小さい)画像中の低レベル領
域のノイズとでは、ダイナミックレンジの狭い画像中の
ノイズのほうが際だつ。従って、特に、ダイナミックレ
ンジの狭い部分では、ノイズをより正確に除去する必要
が生じる。
に設定されるしきい値TH1 は、図14に示す境界線の
ように設定される。つまり、上記の輝度レベル適応によ
り、輝度レベルLが小さいほどしきい値TH1 を小さく
し、輝度レベルLが大きい場合には、しきい値TH1 を
advD に固定する(すなわち、輝度レベルLが大きく
なっても、しきい値TH1 を大きくしない)。また、上
記ダイナミックレンジ適応により、ダイナミックレンジ
が狭い場合には、しきい値の変曲点(図14に示す境界
線の変曲点)のレベルを低レベルに設定し、ダイナミッ
クレンジが広い場合には、しきい値の変曲点のレベルを
高レベルに設定する。
れるしきい値TH1 は、ダイナミックレンジの小さい部
分では、ノイズ除去を主目標に設定され、ダイナミック
レンジの大きい部分では、輪郭強調及び階調変換等を主
目標に設定される。
出、輪郭強調、階調変換及びノイズ除去についての設定
に限定されず、他の画像処理についても、その画像処理
に対応する形で、設定するようにすることもできる。
画像処理方法、ノイズ除去装置及びノイズ除去方法によ
れば、1画面中の画像全体の輝度信号の高周波成分を抽
出し、抽出した値を基に、一様領域を検出するようにし
たので、一様領域の検出、ノイズの除去を正確に行うよ
うにすることができる。
の構成を示すブロック図である。
表す図である。
例の構成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
ク図である。
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
ック図である。
の構成を示すブロック図である。
すブロック図である。
しきい値TH1 の設定を説明する図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 ノイズを含む画像から、輝度レベルの変
化が小さい一様領域を抽出する画像処理装置において、 前記画像の輝度信号の高周波成分を、1画面中の前記画
像全体にわたって抽出する抽出手段と、 前記抽出手段の出力値に基づいて、1画面分の前記輝度
信号の輝度レベルのヒストグラムを生成するヒストグラ
ム生成手段と、 前記ヒストグラムを解析し、一様領域らしさを表す所定
の係数を前記輝度レベル毎に算出する係数算出手段と、 前記係数算出手段の算出した前記所定の係数を、各画素
位置の前記輝度信号の輝度レベルに対応して、画面上の
すべての画素位置に対応付ける画素位置別係数生成手段
とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項2】 前記ヒストグラム生成手段は、前記抽出
手段の出力値のうち、所定のレベルより小さな出力値の
みを検出して、前記輝度レベルのヒストグラムを生成す
ることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 ノイズを含む画像から、輝度レベルの変
化が小さい一様領域を抽出する画像処理方法において、 前記画像の輝度信号の高周波成分を、1画面中の前記画
像全体にわたって抽出し、 抽出された値に基づいて、1画面分の輝度信号の輝度レ
ベルのヒストグラムを生成し、 前記ヒストグラムを解析し、一様領域らしさを表す所定
の係数を前記輝度レベル毎に算出し、 前記所定の係数を、各画素位置の前記輝度信号の輝度レ
ベルに対応して、画面上のすべての画素位置に対応づけ
ることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項4】 前記ヒストグラムは、前記画像の輝度信
号の高周波成分の抽出値のうち、所定のレベルよりも小
さい値のみに基づいて生成されることを特徴とする請求
項3に記載の画像処理方法。 - 【請求項5】 画像のノイズを除去するノイズ除去装置
において、 前記画像の輝度信号の高周波成分を、1画面中の前記画
像全体にわたって抽出する抽出手段と、 前記抽出手段の出力値に基づいて、1画面分の前記輝度
信号の輝度レベルのヒストグラムを生成するヒストグラ
ム生成手段と、 前記ヒストグラムを解析し、前記一様領域らしさを表す
所定の係数を前記輝度レベル毎に算出する係数算出手段
と、 前記係数算出手段の算出した前記所定の係数を、各画素
位置の前記輝度信号の輝度レベルに対応して、画面上の
すべての画素位置に対応付ける画素位置別係数生成手段
と、 前記画面上のすべての画素位置に対応付けられた所定の
係数に基づいて、前記画面上のすべての画素位置の前記
輝度信号を平滑化する平滑化手段とを備えることを特徴
とするノイズ除去装置。 - 【請求項6】 前記ヒストグラム生成手段は、前記抽出
手段の出力値のうち、所定のレベルより小さな出力値の
みを検出して、前記輝度レベルのヒストグラムを生成す
ることを特徴とする請求項5に記載のノイズ除去装置。 - 【請求項7】 画像のノイズを除去するノイズ除去方法
において、 前記画像の輝度信号の高周波成分を、1画面全体にわた
って抽出し、 抽出された値に基づいて、1画面分の前記輝度信号の輝
度レベルのヒストグラムを生成し、 前記ヒストグラムを解析し、一様領域らしさを表す所定
の係数を前記輝度レベル毎に算出し、 前記所定の係数を、各画素位置の前記輝度信号の輝度レ
ベルに対応して、画面上のすべての画素位置に対応付
け、 前記画面上のすべての画素位置に対応付けられた所定の
係数に基づいて、1画面中のすべての画素位置の前記輝
度信号を平滑化することを特徴とするノイズ除去方法。 - 【請求項8】 前記ヒストグラムは、前記画像の輝度信
号の高周波成分の抽出値のうち、所定のレベルよりも小
さい値のみに基づいて生成されることを特徴とする請求
項7に記載のノイズ除去方法。
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