JP3893948B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データ中のノイズを低減する画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像データをライン単位に処理(黒レベル補正など)する際に、複数本の筋状パターンからなるノイズ(以下『筋状ノイズ』という)を生じる可能性があった。
この種の筋状ノイズは、画像データのシャープネスを上げたり、画像データを拡大表示する際に目立ちやすく、画像データの画質を低下させる要因になっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、筋状ノイズを選択的に低減して、画像データの画質を高めることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。
《請求項1》
請求項1に記載の発明は、画像データから筋状ノイズを低減する画像処理装置であって、画像データを、筋状ノイズの筋方向に所定長さずつ平滑化し、筋方向の信号変動を抑制した第1信号を得る第1平滑化処理部と、筋方向とは異なる方向に第1信号を平滑化し、第1信号と同じ画素数で、かつ筋状ノイズを抑制した第2信号を得る第2平滑化処理部と、第1信号と第2信号との差分をとり、筋状ノイズを主として含む差分信号を得る差分処理部と、画像データから差分信号を差し引いて、画像データ中の筋状ノイズを低減するノイズ減算部とを備える。
《請求項2》
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像処理装置において、第1平滑化処理部は、筋方向の画素数を画像データよりも減数した第1信号を求める。
《請求項3》
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の画像処理装置において、差分処理部は、第1信号と第2信号との差分から、筋方向のメディアン値を求めて、筋状ノイズを主として含む前記差分信号を得る。
《請求項4》
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画像処理装置において、差分処理部は、筋状ノイズの振幅範囲を超える成分を差分信号から排除する。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明にかかる実施形態を説明する。
図1は、本実施形態における画像処理装置11の構成を示す図である。
図1に示す画像処理装置11では、記録媒体などに記録済みの画像ファイルと、電子カメラの撮像部から入力されるRAWデータとを個別に取り扱うことができる。
【0006】
この内、画像ファイルは、画像伸張および色座標変換を経た後、逆ガンマ変換部12を介して入力される。一方、RAWデータについては、逆ガンマ変換部12を迂回して直接入力される。
このように入力される画像データは、ノイズ減算部14および第1平滑化部15にそれぞれ与えられる。この第1平滑化部15は、第1信号を生成し、第2平滑化部16および差分処理部17に出力する。さらに、第2平滑化部16は、第2信号を生成し、差分処理部17に出力する。差分処理部17は、これら第1信号および第2信号に基づいて差分信号を生成し、ノイズ減算部14に出力する。
【0007】
ノイズ減算部14は、画像データおよび差分信号に基づいて、筋状ノイズのノイズ低減された画像データを生成する。この画像データの内、色補間済みの画像データは、ガンマ変換部18に直接出力される。一方、RAWデータについては、色補間部19を介して色補間された後、ガンマ変換部18に出力される。
このガンマ変換部18によってガンマ変換を施された画像データは外部に出力される。
【0008】
[発明との対応関係]
以下、発明と本実施形態との対応関係について説明する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載の第1平滑化部は、第1平滑化部15に対応する。
請求項記載の第2平滑化部は、第2平滑化部16に対応する。
請求項記載の差分処理部は、差分処理部17に対応する。
請求項記載のノイズ減算部は、ノイズ減算部14に対応する。
【0009】
[本実施形態の動作説明]
図2は、画像処理装置11の動作を説明する流れ図である。以下、図2に示すステップ番号に沿って、本実施形態の動作を説明する。
【0010】
ステップS0: 画像処理装置11は、入力画像の種類に応じて、逆ガンマ変換を実行するか否かを決定する。
すなわち、ガンマ変換済みの入力画像の場合、画像処理装置11は、ステップS1に動作を移行する。
一方、ガンマ変換が未処理の入力画像の場合、画像処理装置11は、ステップS2に動作を移行する。
【0011】
ステップS1: 入力画像に非線形なガンマ変換が施されている場合、入力画像中の筋状ノイズは、重畳する画像信号のレベルに応じた振幅変調を生じている。このような筋状ノイズの振幅変調は、筋状ノイズを選別する上で障害となる。
そこで、逆ガンマ変換部12は、このような入力画像に対して下式の逆ガンマ変換を施し、筋状ノイズの振幅変調を復調する。
Rlinear(x,y)=Γ-1[R(x,y)]
Glinear(x,y)=Γ-1[G(x,y)]
Blinear(x,y)=Γ-1[B(x,y)]
上式中のR(x,y),G(x,y),B(x,y)は、画面上の位置(x,y)におけるRGB色成分にそれぞれ該当し、256ステップのダイナミックレンジを有する。
一方、Rlinear(x,y),Glinear(x,y),Blinear(x,y)は、逆ガンマ変換後のRGB色成分にそれぞれ該当し、4096ステップのダイナミックレンジを有する。
また、上式中のΓ-1は、逆ガンマ変換の演算処理であり、具体的には、逆ガンマ特性の対応テーブルを参照することによって高速に実行される。
【0012】
ステップS2: 第1平滑化部15は、逆ガンマ変換後の画像データから、筋方向(図3に示すX方向)のライン毎にW画素分を取り出す。第1平滑化部15は、取り出したW画素分を、色成分の種類毎に平滑化する。
このような平滑化を、第1平滑化部15は、図3に示す参照範囲をW/2画素分ずつずらして繰り返し、下式の第1信号を得る。
【数1】
ここで、Nは横方向の画素数である。
なお、本実施形態では、上式中の変数として、例えば、W=400,N=2000,0≦y≦1312,0≦x≦2000を使用する。
このような第1の平滑化により、筋方向に変動する画像の信号成分は抑制される。一方、筋状ノイズは、筋方向にノイズレベルが略一様なため、殆ど抑制されない。そのため、第1信号中には、筋状ノイズの大部分が残存する。
【0013】
ステップS3: 第2平滑化部16は、第1信号をY方向に平滑化し、下式の第2信号を得る。
【数2】
ここで、上式中のkは、平滑化のタップ数を決める値であり、タップ数5個の場合はk=2に設定される。また、上式中のfiは、平滑化の重み係数であり、例えば全て『1』に設定される。また、上式中のdは、平滑化の除数であり、例えばd=5に設定される。
なお、画面境界の近傍において、タップ数分の第1信号が揃わない場合は、境界近傍の第1信号を延長して、上式の演算を行う。
このような第2の平滑化により、筋状ノイズを抑制した第2信号が得られる。
【0014】
ステップS4: 差分処理部17は、第1信号と第2信号との差分をとり、下式に示す差分信号の候補Nr(y,m),Ng(y,m),Nb(y,m)を得る。
【数3】
【0015】
ステップS5: 差分処理部17は、下式に基づいて、差分信号の候補Nr(y,m),Ng(y,m),Nb(y,m)のメディアン値を求め、差分信号Nr(y),Ng(y),Nb(y)を得る。
【数4】
【0016】
ステップS6: さらに、差分処理部17は、差分信号Nr(y),Ng(y),Nb(y)の中から、筋状ノイズの振幅範囲を超えるものを選別し、『ゼロ』に置き換える。
例えば、このような筋状ノイズの振幅範囲としては、撮像素子の撮像感度に対応したノイズ振幅値と、ホワイトバランスによる各色の調整ゲインとを乗じた値を使用することが好ましい。
このような処理により、筋状ノイズ以外の振幅成分を、差分信号中から排除することが可能になる。
【0017】
ステップS7: ノイズ減算部14は、逆ガンマ変換後の画像データから、差分信号Nr(y),Ng(y),Nb(y)をライン単位に減算する。このとき、差分信号に所定係数S(0<S≦1)を乗じることにより、差分信号の減算量を調整してもよい。
このような処理により、画像データに含まれる筋状ノイズを低減することが可能になる。
【0018】
ステップS8: 画像処理装置11は、入力画像の種類に応じて、色補間処理を実行するか否かを決定する。
すなわち、色補間済みの入力画像の場合、画像処理装置11は、ステップS10に動作を移行する。
一方、色補間が未処理の入力画像の場合、画像処理装置11は、ステップS9に動作を移行する。
【0019】
ステップS9: 色補間部19は、画像データ(RAWデータ)に対して色補間処理を施し、ガンマ変換部18に出力する。
【0020】
ステップS10: ガンマ変換部18は、画像データに対してガンマ変換を施し、外部に出力する。
このような一連の動作により、画像処理装置11による画像処理を完了する。
【0021】
[本実施形態の効果など]
以上説明したように、本実施形態では、画像データから筋状ノイズを選択的に低減することが可能になる。
特に、本実施形態では、画面を複数の参照範囲に区分して、差分信号の候補Nr(y,m),Ng(y,m),Nb(y,m)を一旦求め、メディアン演算(または多数決演算など)により差分信号Nr(y),Ng(y),Nb(y)を最終的に決定している。このような処理により、画面内に局所的に存在する画像パターン(画面隅のバーコードなど)の影響を受けずに、適切な差分信号を求めることが可能になる。
【0022】
また、本実施形態では、差分信号中から、筋状ノイズの振幅範囲を超える成分を排除している。このような処理により、画像データから余計な信号成分を減算するおそれがなくなり、画像データの劣化をなるべく避けつつ、筋状ノイズを低減することが可能になる。
【0023】
さらに、本実施形態では、色補間前の画像データ(例えばRAWデータ)から、筋状ノイズを低減している。通常、色補間処理を経た画像データは、筋状ノイズが空間的に拡散されているため、筋状ノイズの抽出が困難になる。しかしながら、色補間前の画像データについては、筋状ノイズが空間的に拡散されておらず、より的確に筋状ノイズを低減することが可能になる。
【0024】
なお、色補間前の画像データについては、色成分が全面揃わず、虫食い状態を呈する。そのため、平滑化処理のサンプル数を確保するため、平滑化の参照範囲(上述したWやkなど)を若干広めに設定することが好ましい。
【0025】
[実施形態の補足事項]
なお、上述した実施形態では、RGBなどの色成分の種類毎に、差分信号を求めている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、色成分の種類に依らず、筋状ノイズが略一様に含まれているケースもある。このようなケースでは、色成分の種類を区別せずにひとまとめに扱って、差分信号を求めてもよい。この場合、平滑化処理のサンプル数を倍加できるので、筋状ノイズをより的確に抽出することが可能になる。
【0026】
また、上述した実施形態では、画面の横方向に筋状ノイズが発生する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画面の縦方向や斜め方向に筋状ノイズが発生する場合には、この筋状ノイズの発生方向を筋方向として本発明を適用すればよい。
【0027】
なお、上述した実施形態では、単体の画像圧縮装置11として実現するケースについて説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述した動作をプログラムコード化することにより、画像処理プログラムを作成してもよい。この画像処理プログラムを実行することにより、コンピュータを、第1平滑化処理部15、第2平滑化部16、差分処理部17、およびノイズ減算部14として機能させることが可能になる。
また、本発明の画像処理装置を、画像処理機構の一部として、電子カメラに搭載しても勿論よい。
【0028】
【発明の効果】
本発明では、第1平滑化処理部が、画像データを筋方向に所定長さずつ平滑化して、第1信号を得る。この第1の平滑化では、筋方向に変動する信号成分は抑制されるが、筋状ノイズ自体はさほど抑制されない。そのため、第1信号中には筋状ノイズが適切に保存される。
【0029】
続いて、第2平滑化処理部は、筋方向とは異なる方向に第1信号を平滑化して、第2信号を得る。この第2の平滑化では、筋状ノイズの変動が抑制される。
【0030】
差分処理部は、このような第1信号と第2信号の差分を取ることにより、主に筋状ノイズからなる差分信号を得る。
【0031】
ノイズ減算部は、この差分信号の少なくとも一部を画像データから差し引く(同相除去する)ことにより、画像データ中の筋状ノイズを低減する。
【0032】
このような処理により、本発明では、筋状ノイズを選択的に低減して、画像データの画質を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態における画像処理装置11の構成を示す図である。
【図2】画像処理装置11の動作を説明する流れ図である。
【図3】第1の平滑化処理における参照範囲を説明する図である。
【符号の説明】
11 画像処理装置
12 逆ガンマ変換部
14 ノイズ減算部
15 第1平滑化部
16 第2平滑化部
17 差分処理部
18 ガンマ変換部
19 色補間部
Claims (4)
- 画像データから筋状ノイズを低減する画像処理装置であって、
前記画像データを、前記筋状ノイズの筋方向に所定長さずつ平滑化し、前記筋方向の信号変動を抑制した第1信号を得る第1平滑化処理部と、
前記筋方向とは異なる方向に前記第1信号を平滑化し、前記第1信号と同じ画素数で、かつ前記筋状ノイズを抑制した第2信号を得る第2平滑化処理部と、
前記第1信号と前記第2信号との差分をとり、前記筋状ノイズを主として含む差分信号を得る差分処理部と、
前記画像データから前記差分信号を差し引いて、前記画像データ中の前記筋状ノイズを低減するノイズ減算部と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記第1平滑化処理部は、前記筋方向の画素数を前記画像データよりも減数した前記第1信号を求める
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載の画像処理装置において、
前記差分処理部は、前記第1信号と前記第2信号との差分から、前記筋方向のメディアン値を求めて、前記筋状ノイズを主として含む前記差分信号を得る
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画像処理装置において、
前記差分処理部は、前記筋状ノイズの振幅範囲を超える成分を前記差分信号から排除する
ことを特徴とする画像処理装置。
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