JP3508250B2 - Moving image processing device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、動画像のフリッカーノ
イズを除去することの可能な動画像処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving picture processing apparatus capable of removing flicker noise of a moving picture.
【０００２】[0002]
【従来の技術】動画像においてはしばしば、照明、画像
処理などの影響により動画像のチラツキ（以後、フリッ
カーノイズと言う）が発生する場合がある。そのフリッ
カーノイズを除去する方法としては、各フレーム間の移
動平均を複数のフレーム間で求める方法が用いられてい
る。その移動平均を求める方法の概念図を図４に示す。
この方法は、その画像データの時間軸方向の数フレーム
分、たとえば、そのフレームの前後２フレームづつの計
５フレーム分の移動平均を式１に基づいて求めるもので
ある。2. Description of the Related Art In a moving image, flickering of the moving image (hereinafter referred to as flicker noise) sometimes occurs due to the influence of illumination, image processing and the like. As a method of removing the flicker noise, a method of obtaining a moving average between each frame among a plurality of frames is used. FIG. 4 shows a conceptual diagram of a method of obtaining the moving average.
In this method, a moving average of several frames in the time axis direction of the image data, for example, two frames before and after the frame for a total of five frames is calculated based on the equation 1.
【０００３】[0003]
【数１】 [Equation 1]
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した時間
軸方向に数フレーム分の移動平均を行う方法において
は、時間方向に動きの遅い低域成分も、時間方向に動き
の早い高域成分も一緒に移動平均が行われる。その結
果、視覚的に重要な点であるエッジのような高域成分が
平均化され画像全体がぼけた画像になるという欠点があ
った。However, in the above-described method of performing moving average for several frames in the time axis direction, both low frequency components that move slowly in the time direction and high frequency components that move fast in the time direction are included. A moving average is performed together. As a result, there is a drawback in that high-frequency components such as edges, which are visually important points, are averaged and the entire image becomes a blurred image.
【０００５】したがって、本発明の目的は、画像のエッ
ジをぼけさせて画像を劣化させることなくフリッカーノ
イズを除去することのできる動画像処理装置を提供する
ことにある。Therefore, it is an object of the present invention to provide a moving image processing apparatus capable of removing flicker noise without blurring the edges of an image and degrading the image.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】人間の視覚特性は、時間
方向のエッジなどのような高域成分に対しては敏感に反
応するが、時間方向の低域成分はさほど重要ではない。
このことを利用して、解像度に応じて移動平均を取るフ
レームの枚数を変化させることによりフリッカーノイズ
のようなちらつきを除去する。すなわち、高域（解像度
が高い）では移動平均は取らず、中域から低域にかけて
徐々に移動平均を取る枚数を増やして行く。Human visual characteristics are sensitive to high frequency components such as edges in the time direction, but low frequency components in the time direction are not so important.
By utilizing this, the flicker such as flicker noise is removed by changing the number of frames for which the moving average is taken according to the resolution. That is, the moving average is not taken in the high range (high resolution), and the number of moving averages is gradually increased from the middle range to the low range.
【０００７】したがって、本発明の動画像処理装置は、
動画像系列の各フレームをそれぞれ異なる解像度スケー
ルを持つ複数のフィルタで分析する画像分析手段と、前
記画像分析手段により分析された前記各解像度スケール
ごとの画像において、低い解像度スケールで分析された
画像ほど多数のフレーム間で移動平均を求める移動平均
手段と、前記移動平均手段により前記各解像度スケール
ごとに求められた移動平均を合成する画像合成手段とを
有し、前記動画像系列中のフリッカーノイズを除去す
る。Therefore, the moving image processing apparatus of the present invention is
Image analysis means for analyzing each frame of the moving image series with a plurality of filters each having a different resolution scale, and an image for each resolution scale analyzed by the image analysis means are analyzed at a low resolution scale.
The flicker in the moving image sequence has moving average means for obtaining a moving average among a larger number of frames for an image, and image synthesizing means for synthesizing the moving average obtained for each resolution scale by the moving average means. Remove noise.
【０００８】好適には、前記移動平均手段は、高解像度
スケールで分析された画像から低解像度スケールで分析
された画像にかけて、徐々にフレームの枚数を増加させ
て移動平均を求める。Preferably, the moving average means calculates the moving average by gradually increasing the number of frames from the image analyzed on the high resolution scale to the image analyzed on the low resolution scale.
【０００９】[0009]
【作用】本発明の動画像処理装置においては、入力され
た動画像系列について、まず画像分析手段において、そ
の各フレームをそれぞれ異なる解像度スケールを持つ複
数のフィルタで分析する。次に、各解像度スケールごと
の各分析画像について、それぞれ当該解像度にしたがっ
て設定された数のフレーム間の移動平均を移動平均手段
において求める。その移動平均を求めるフレーム数は、
低い解像度スケールで分析された画像ほど多数のフレー
ム間で移動平均を求めるようにする。そして、その移動
平均手段により求められた前記各解像度スケールごとの
画像を画像合成手段において合成し、元の動画像系列に
基づいた動画像を得る。In the moving image processing apparatus of the present invention, with respect to the inputted moving image series, first, in the image analyzing means, each frame is analyzed by a plurality of filters each having a different resolution scale. Next, for each analysis image for each resolution scale, a moving average means obtains a moving average between a number of frames set according to the resolution. The number of frames to calculate the moving average is
The moving average is calculated among a large number of frames for images analyzed at a lower resolution scale. Then, the image for each of the resolution scales obtained by the moving average means is combined by the image combining means to obtain a moving image based on the original moving image series.
【００１０】[0010]
【実施例】本発明の一実施例の動画像処理装置について
図１を参照して説明する。本実施例の動画像処理装置
は、説明を容易にするために、白黒の動画像の所定のＦ
フレームが順次メモリに記憶され、このＦフレーム分に
ついてフリッカーノイズの除去の処理するものとする。
図１は、本実施例の動画像処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。動画像処理装置１は、画像記憶部２、分析
部３、移動平均部４、および、再合成部５より構成され
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A moving image processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In order to facilitate the explanation, the moving image processing apparatus of the present embodiment has a predetermined F of a monochrome moving image.
It is assumed that the frames are sequentially stored in the memory and the flicker noise is removed from the F frames.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the moving image processing apparatus of this embodiment. The moving image processing apparatus 1 is composed of an image storage unit 2, an analysis unit 3, a moving average unit 4, and a recomposition unit 5.
【００１１】まず、各部の動作について説明する。画像
記憶部２は、カメラやビデオなどの映像装置より入力さ
れた動画像信号の所定のＦフレーム分の画像を記憶する
記憶手段であり、メモリにより構成される。この画像記
憶部２に記憶された動画像データは、分析部３より適宜
アクセスされる。First, the operation of each section will be described. The image storage unit 2 is a storage unit that stores an image of a predetermined F frames of a moving image signal input from a video device such as a camera or a video, and is configured by a memory. The moving image data stored in the image storage unit 2 is appropriately accessed by the analysis unit 3.
【００１２】分析部３は、動画像処理装置１に記憶され
た動画像の２次元的な変化を分析する。具体的には、多
重解像度での各方向へ方向性のあるフィルター処理を行
う。多重解像度の解像度スケールσj （ｊ＝ｊ１〜ｊ
Ｊ）は、本実施例ではＪ＝５でσj ＝２0 〜２5 とす
る。分析部３においては、まず、ＤＣ成分を独立に分析
する。ＤＣ成分での分析は、窓関数あるいはスムーシン
グ関数をＧ（ｘ，ｙ；σj ）とすると、最も粗い解像度
ｊ＝ｊＪに相当するＧ（ｘ，ｙ；σjJ）のフィルタ出力
に相当する。本実施例ではｊ＝５でありσDC＝２5 とな
る。そして、ＤＣ成分は式２に基づいて分析される。The analysis unit 3 analyzes a two-dimensional change of the moving image stored in the moving image processing apparatus 1. Specifically, a directional filter process is performed in each direction at multi-resolution. Multi-resolution resolution scale σ j (j = j1 to j
J), in the present embodiment and σ j = 2 0 ~2 5 at J = 5. In the analysis unit 3, first, the DC component is independently analyzed. The analysis with the DC component corresponds to the filter output of G (x, y; σ jJ ) corresponding to the coarsest resolution j = jJ, where G (x, y; σ j ) is the window function or smoothing function. In this embodiment, j = 5 and σ DC = 2 5 . Then, the DC component is analyzed based on Equation 2.
【００１３】[0013]
【数２】 [Equation 2]
【００１４】式２において、＊は２次元の畳み込みを表
す。次に、式３に示すような、式２で求められた成分を
減じた信号を用いて情報変化を分析する。In Equation 2, * represents a two-dimensional convolution. Next, the information change is analyzed using the signal obtained by subtracting the component obtained by the equation 2 as shown in the equation 3.
【００１５】[0015]
【数３】 [Equation 3]
【００１６】すなわち、式４および式５で定義されるス
ムーシング関数Ｇ（ｘ，ｙ；σj ）のｘ，ｙ方向へのそ
れぞれの１階微分フィルタを分析フィルタとして分析を
行う。That is, the smoothing function G (x, y; σ j ) defined by the equations 4 and 5 is analyzed using the respective first-order differential filters in the x and y directions as analysis filters.
【００１７】[0017]
【数４】 [Equation 4]
【００１８】この分析フィルタを式６および式７に示す
ように信号ＩO （ｘ，ｙ，ｔ）に対して畳み込み、信号
Ｉ（ｘ，ｙ，ｔ）の２次元分析を行う。The convolution for the signal I O As shown the analysis filter in Equation 6 and Equation 7 (x, y, t) , performs a two-dimensional analysis of the signal I (x, y, t) .
【００１９】[0019]
【数５】 [Equation 5]
【００２０】ここで、ｔは時間方向のフレームを表し、
分析は各ｔ＝０〜Ｆ（Ｆはフレーム数）に対して２次元
的に行われる。Here, t represents a frame in the time direction,
The analysis is performed two-dimensionally for each t = 0 to F (F is the number of frames).
【００２１】移動平均部４は、分析部３で分析された式
６および式７の各解像度スケールの分析値に対して移動
平均をとる。The moving average unit 4 calculates the moving average of the analysis values of the resolution scales of the equations 6 and 7 analyzed by the analyzing unit 3.
【００２２】[0022]
【数６】 [Equation 6]
【００２３】具体的には、式８および式９において、た
とえばフレーム数ｎj を、ｊ＝０〜５につれてｎj ＝
６，５，４，３，０，０のように変化させて、移動平均
を求める。Specifically, in the equations 8 and 9, for example, the number of frames n j is changed as j = 0 to 5 to n j =
The moving average is obtained by changing the value as 6, 5, 4, 3, 0, 0.
【００２４】再合成部５においては、式６および式７の
逆変換を行い、元のｘ−ｙ２次元データを復元する。そ
の逆変換は、式１０および式１１に示すフィルタを移動
平均結果に畳み込めばよい。The recombining section 5 performs the inverse transformation of the equations 6 and 7 to restore the original x-y two-dimensional data. The inverse transform may be performed by convolving the filters shown in Expression 10 and Expression 11 with the moving average result.
【００２５】[0025]
【数７】 [Equation 7]
【００２６】そして、信号Ｉ0 ’（ｘ，ｙ，ｔ）は式１
０および式１１で定義される逆変換のフィルタを用いて
式１２で求められる。Then, the signal I 0 '(x, y, t) is obtained by the equation 1
Equation 12 is obtained by using an inverse transform filter defined by 0 and Equation 11.
【００２７】[0027]
【数８】 [Equation 8]
【００２８】最後に、式１３に示すようにＤＣ成分を加
えて合成動画像を得る。Finally, a DC component is added as shown in Expression 13 to obtain a composite moving image.
【００２９】[0029]
【数９】 [Equation 9]
【００３０】次に、本実施例の動画像処理装置１の動作
について図２を参照して説明する。図２は、動画像処理
装置１の処理を概念的に示す図である。図２に示すよう
に、画像記憶部２に記憶されている所定フレーム分の動
画像に対して、分析部３において２0 〜２5 の異なる６
種類の解像度スケールで分析を行う。Next, the operation of the moving image processing apparatus 1 of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram conceptually showing the processing of the moving image processing apparatus 1. As shown in FIG. 2, with respect to a moving image of a predetermined frame stored in the image storage unit 2, 2 0 to 25 different 6 in the analysis unit 3 are displayed.
Perform analysis on different resolution scales.
【００３１】次に、各解像度スケールに応じた所定のフ
レーム数の分析画像を用いて、各解像度ごとに移動平均
を求める。すなわち、解像度スケールが２5 の時には６
枚のフレームに対して、解像度スケールが２4 の時には
５枚のフレームに対して、解像度スケールが２3 の時に
は４枚のフレームに対して、解像度スケールが２2 の時
には３枚のフレームに対して各々移動平均を求め、解像
度スケールが２1 および２0 の時には移動平均はとらな
い。Next, a moving average is obtained for each resolution using analysis images of a predetermined number of frames according to each resolution scale. That is, 6 when the resolution scale is 2 5.
For 5 frames when the resolution scale is 2 4 , for 4 frames when the resolution scale is 2 3 , for 3 frames when the resolution scale is 2 2. Then, a moving average is obtained, and when the resolution scale is 2 1 and 2 0 , the moving average is not taken.
【００３２】そして、各解像度スケールごとに移動平均
をとった画像を再合成部５において再合成することによ
り入力された動画像よりフリッカーノイズを除去した画
像を得ることができる。このように、本発明の動画像処
理装置によれば、移動平均を行うことにより生じていた
ボケを防ぎ、時間軸方向の高域成分を損なうことなくフ
リッカーノイズを除去することができる。Then, by recombining the images obtained by taking the moving average for each resolution scale in the recombining unit 5, it is possible to obtain an image from which flicker noise has been removed from the input moving image. As described above, according to the moving image processing apparatus of the present invention, it is possible to prevent blurring caused by performing moving average and remove flicker noise without impairing high-frequency components in the time axis direction.
【００３３】次に、本発明の動画像処理装置を動画像符
号化装置および動画像復号装置に適用した場合の実施例
を図３を参照して説明する。図３は、動画像符号化装置
１０および動画像復号装置２０の構成を示すブロック図
である。動画像符号化装置１０は、画像メモリ１１、情
報変化分析部１２、特徴点検出部１３、特徴点符号化部
１４、情報符号化部１５、および、総合符号化部１６よ
り構成される。また、動画像復号装置２０は、総合再生
部２１、情報再生部２２、元画像再生部２３、および、
移動平均部２４より構成される。Next, an embodiment in which the moving picture processing apparatus of the present invention is applied to a moving picture coding apparatus and a moving picture decoding apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configurations of the moving image encoding device 10 and the moving image decoding device 20. The moving image coding apparatus 10 is composed of an image memory 11, an information change analysis unit 12, a feature point detection unit 13, a feature point coding unit 14, an information coding unit 15, and a comprehensive coding unit 16. Further, the moving picture decoding device 20 includes a general reproduction section 21, an information reproduction section 22, an original image reproduction section 23, and
The moving average unit 24 is used.
【００３４】まず、動画像符号化装置１０の各部の動作
について説明する。画像メモリ１１は、白黒動画像を所
定のフレーム分記憶できる画像メモリである。情報変化
分析部１２は、画像メモリ１１に記憶されている白黒動
画像をアクセスし、輝度変化の３次元分析を行う。その
分析結果は、特徴点検出部１３と情報符号化部１５に出
力される。特徴点検出部１３は、情報変化分析部１２に
おける分析結果に基づいて、特徴点の存在する場所を３
次元空間上の位置で検出する。各特徴点の位置は特徴点
符号化部１４に出力される。First, the operation of each section of the moving picture coding apparatus 10 will be described. The image memory 11 is an image memory capable of storing a monochrome moving image for a predetermined number of frames. The information change analysis unit 12 accesses the monochrome moving image stored in the image memory 11 and performs three-dimensional analysis of the brightness change. The analysis result is output to the feature point detection unit 13 and the information encoding unit 15. The feature point detection unit 13 determines the location of the feature point based on the analysis result of the information change analysis unit 12.
It is detected at a position on the dimensional space. The position of each feature point is output to the feature point encoding unit 14.
【００３５】特徴点符号化部１４は、特徴点検出部１３
で検出された特徴点の分布を曲面で近似して表し符号化
する。情報符号化部１５は、特徴点検出部１３で検出さ
れた各特徴点の位置と、特徴点符号化部１４で検出され
た特徴点の分布の曲面の情報に基づいて元の動画像再生
のための分析が行われ、分析結果が総合符号化部１６に
出力される。総合符号化部１６は、特徴点符号化部１４
で検出された特徴点の分布の曲面の情報と、情報符号化
部１５より入力される分析結果を適切に符号化する。The feature point coding unit 14 includes a feature point detection unit 13
The distribution of the feature points detected in step (1) is approximated to a curved surface and encoded. The information encoding unit 15 reproduces the original moving image based on the position of each feature point detected by the feature point detection unit 13 and the curved surface information of the distribution of the feature points detected by the feature point encoding unit 14. Is analyzed, and the analysis result is output to the comprehensive encoding unit 16. The comprehensive encoding unit 16 includes the feature point encoding unit 14
The information on the curved surface of the distribution of the feature points detected in step S4 and the analysis result input from the information encoding unit 15 are appropriately encoded.
【００３６】次に、動画像復号装置２０の各部の動作に
ついて説明する。総合再生部２１は、動画像符号化装置
１０で符号化され、たとえば伝送された信号を復号し、
情報再生部２２に出力する。情報再生部２２は、特徴点
の位置に関する再生結果に基づいて、特徴点を３次元空
間内の所定の位置に配置する。元画像再生部２３におい
て、特徴点以外の場所における画像成分も補間する。こ
れにより、元の動画像の視覚的に重要である輝度変化の
激しい部分は忠実に、その他の部分はなだらかに近似さ
れる。このように求められた再合成画像に対して、本発
明の動画像処理装置である移動平均部２４により多重解
像度の２次元分析が行われ、各スケールに対して異なっ
た枚数で移動平均が行われる。Next, the operation of each section of the moving picture decoding apparatus 20 will be described. The general reproduction section 21 decodes a signal encoded by the moving image encoding apparatus 10 and transmitted, for example,
It is output to the information reproducing unit 22. The information reproducing unit 22 arranges the characteristic points at predetermined positions in the three-dimensional space based on the reproduction result regarding the positions of the characteristic points. The original image reproduction unit 23 also interpolates image components at locations other than the feature points. As a result, the visually significant portion of the original moving image where the brightness changes drastically is approximated faithfully, and the other portion is approximated gently. The re-synthesized image thus obtained is subjected to a multi-resolution two-dimensional analysis by the moving average unit 24, which is the moving image processing apparatus of the present invention, and moving averages are carried out for different numbers of scales. Be seen.
【００３７】このように本発明の動画像処理装置を動画
像の符号化−復号系に適用すれば、画像処理の仮定で発
生するフリッカーノイズを除去し、高画質な画像を生成
可能な符号化および復号装置が実現できる。As described above, when the moving picture processing apparatus of the present invention is applied to the moving picture coding-decoding system, the flicker noise generated under the assumption of the image processing is removed, and the coding which can generate a high quality image is carried out. And a decoding device can be realized.
【００３８】なお、本発明は本実施例に限れるものでは
なく、種々の改変が可能である。たとえば、図１に示し
た動画像処理装置は、所定のＦフレーム分の白黒の動画
像を記録し、これを処理するものとしたが、対象はカラ
ー画像であってもよく、また、任意のサイズ、フォーマ
ットの画像を対象としてよい。また、動画像を解析する
異なる解像度スケールを持つ複数のフィルタの各解像
度、および、フィルタの数なども任意好適に決定してよ
い。The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made. For example, the moving image processing apparatus shown in FIG. 1 records a black-and-white moving image for a predetermined F frames and processes it. However, the target may be a color image, or an arbitrary object. Images of size and format may be targeted. Further, each resolution of a plurality of filters having different resolution scales for analyzing a moving image and the number of filters may be arbitrarily determined.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明の動画像処理装置によれば、画像
のエッジをぼけさせて画像を劣化させることなくフリッ
カーノイズを除去することのできる動画像処理装置を提
供することができた。According to the moving image processing apparatus of the present invention, it is possible to provide a moving image processing apparatus capable of removing flicker noise without blurring the edges of an image and degrading the image.
【図１】本発明の動画像処理装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a moving image processing apparatus of the present invention.
【図２】図１に示した動画像処理装置の処理を概念的に
示す図である。FIG. 2 is a diagram conceptually showing a process of the moving image processing apparatus shown in FIG.
【図３】本発明の動画像処理装置を適用した動画像符号
化装置および動画像復号装置の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram showing the configurations of a moving image encoding device and a moving image decoding device to which the moving image processing device of the present invention is applied.
【図４】移動平均を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a moving average.
１…動画像処理装置
２…画像記憶部 ３…分析部
４…移動平均部 ５…再合成部
１０…動画像符号化装置
１１…画像メモリ １２…情報変化分析
部
１３…特徴点検出部 １４…特徴点符号化
部
１５…情報符号化部 １６…総合符号化部
２０…動画像復号装置
２１…総合再生部 ２２…情報再生部
２３…元画像再生部 ２４…移動平均部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Moving image processing device 2 ... Image storage part 3 ... Analysis part 4 ... Moving average part 5 ... Re-synthesis part 10 ... Moving image coding device 11 ... Image memory 12 ... Information change analysis part 13 ... Feature point detection part 14 ... Feature point coding unit 15 ... Information coding unit 16 ... Overall coding unit 20 ... Moving image decoding device 21 ... Overall playback unit 22 ... Information playback unit 23 ... Original image playback unit 24 ... Moving average unit
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/217 G06T 5/00 H04N 5/93 Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/14-5/217 G06T 5/00 H04N 5/93
Claims (2)
解像度スケールを持つ複数のフィルタで分析する画像分
析手段と、 前記画像分析手段により分析された前記各解像度スケー
ルごとの画像において、低い解像度スケールで分析され
た画像ほど多数のフレーム間で移動平均を求める移動平
均手段と、 前記移動平均手段により前記各解像度スケールごとに求
められた移動平均を合成する画像合成手段とを有し、 前記動画像系列中のフリッカーノイズを除去する、動画
像処理装置。1. An image analysis unit for analyzing each frame of a moving image sequence with a plurality of filters each having a different resolution scale, and an image for each resolution scale analyzed by the image analysis unit, with a lower resolution scale. Analyzed
A moving average means for obtaining a moving average among a larger number of frames, and an image synthesizing means for synthesizing the moving average obtained for each of the resolution scales by the moving average means. removing flicker noise, the moving image processing apparatus.
分析された画像から低解像度スケールで分析された画像
にかけて、徐々にフレームの枚数を増加させて移動平均
を求める請求項１記載の動画像処理装置。2. The moving image according to claim 1, wherein the moving average means calculates the moving average by gradually increasing the number of frames from the image analyzed on the high resolution scale to the image analyzed on the low resolution scale. Processing equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29148794A JP3508250B2 (en) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | Moving image processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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