JP4380399B2 - Imaging apparatus, noise reduction apparatus, noise reduction method, and program - Google Patents

Imaging apparatus, noise reduction apparatus, noise reduction method, and program Download PDF

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Description

この発明は、映像信号や画像信号に含まれる雑音(ノイズ)を効果的に除去することができる撮像装置、ノイズリダクション装置およびノイズリダクション方法並びにプログラムに関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, a noise reduction apparatus, a noise reduction method, and a program that can effectively remove noise contained in video signals and image signals.

下記の特許文献1には、ノイズリダクション(雑音低減処理)しようとする注目画素と注目画素周辺の周辺画素とのレベル差分を閾値と比較し、レベル差分が閾値以下なら注目画素との加算平均で注目画素を置き換えるεフィルタリングを利用した非線形平滑化手法によるノイズリダクション装置の発明が記載されている。   In Patent Document 1 below, a level difference between a target pixel to be subjected to noise reduction (noise reduction processing) and peripheral pixels around the target pixel is compared with a threshold value. An invention of a noise reduction device based on a nonlinear smoothing method using ε filtering that replaces a pixel of interest is described.

特開平6−86104号公報JP-A-6-86104

図9を用いてεフィルタリングを利用したノイズリダクションについて説明する。図9Aは画像の平坦部における隣接する複数の画素の値を示す。例えば、ノイズリダクションを施す対象である注目画素101に対して検波領域を左右3つずつの画素に設定し、平滑化を行うとする。検波領域の画素(画素102〜画素107)はそれぞれノイズがない場合の画素レベルとの差(レベル差)を有する。このレベル差がノイズとなって表示される。ここで注目画素と検波領域内にある各画素のレベル差分の絶対値が注目画素の値を中心として設定された閾値内であれば、注目画素101および検波領域内の画素(画素102〜画素107)の画素レベルの加算平均を算出してフィルタ処理を行う。なお、ここでは左右方向を例にしているが、検波枠が平面方向領域を成すものであれば上下や斜め方向にも同様である。   The noise reduction using ε filtering will be described with reference to FIG. FIG. 9A shows values of a plurality of adjacent pixels in the flat portion of the image. For example, it is assumed that the detection area is set to three pixels on the left and right for the target pixel 101 to be subjected to noise reduction, and smoothing is performed. The pixels (pixel 102 to pixel 107) in the detection region have a difference (level difference) from the pixel level when there is no noise. This level difference is displayed as noise. Here, if the absolute value of the level difference between the target pixel and each pixel in the detection region is within the threshold value set around the value of the target pixel, the target pixel 101 and the pixels in the detection region (pixel 102 to pixel 107). The pixel level addition average is calculated and the filter processing is performed. Here, the left-right direction is taken as an example, but the same applies to the up-down and diagonal directions as long as the detection frame forms a planar area.

εフィルタリングを利用したノイズリダクションでは、注目画素と検波領域内の画素とのレベル差分の絶対値が一定の閾値内にある画素を信号成分に関して相関があるものと判別し、注目画素および注目画素と相関があると判別された画素の画素レベルの加算平均を算出する。また、εフィルタリングを利用したノイズリダクションでは、例えばエッジ部(輪郭部)のように注目画素とのレベル差が大きい画素は用いられない。従って、図9Aに示すような画像の平坦部では、エッジをなまらせず、また周波数特性の劣化を極力抑えつつノイズリダクションを行うことができる。   In noise reduction using ε filtering, a pixel whose absolute value of level difference between the target pixel and a pixel in the detection region is within a certain threshold is determined to be correlated with respect to the signal component, and the target pixel and the target pixel An average of pixel levels of pixels determined to have a correlation is calculated. In noise reduction using ε filtering, pixels having a large level difference from the pixel of interest such as an edge portion (contour portion) are not used. Therefore, in the flat portion of the image as shown in FIG. 9A, noise reduction can be performed while smoothing the edge and suppressing deterioration of the frequency characteristics as much as possible.

しかしながら、上述した従来のノイズリダクションには以下のような問題点があった。図9Bは、レベルが面内で徐々に変化していく画像のランプ部における各画素の値を示す。図9Bに示すように検波領域内の複数の画素の中で、注目画素とのレベル差分の絶対値が閾値内の画素は、画素204および画素205である。画像のランプ部で注目画素201および閾値が検波領域内にある画素により平滑化を行っても、画像の平坦部に比べ、加算平均を算出するために用いる画素の数が少なくなってしまう。従って、ランプ部におけるノイズリダクションの効果が落ちるという問題があった。   However, the conventional noise reduction described above has the following problems. FIG. 9B shows the value of each pixel in the ramp portion of the image where the level gradually changes in the plane. As shown in FIG. 9B, among the plurality of pixels in the detection region, the pixels whose absolute value of the level difference from the target pixel is within the threshold are the pixel 204 and the pixel 205. Even if smoothing is performed by the pixel of interest 201 and the pixel whose threshold value is within the detection region in the ramp portion of the image, the number of pixels used for calculating the addition average is reduced compared to the flat portion of the image. Therefore, there is a problem that the effect of noise reduction in the lamp portion is reduced.

また、平坦部とランプ部が混在する画像においては、平坦部ではノイズリダクションの効果が得られるが、ランプ部では効果が落ちるため、結果的にランプ部のノイズ感を際立たせてしまうという問題があった。   In addition, in an image in which a flat portion and a lamp portion are mixed, the noise reduction effect is obtained in the flat portion, but the effect is reduced in the lamp portion, and as a result, the noise feeling of the lamp portion is conspicuous. there were.

また、従来のノイズリダクションでは、どの周辺画素がノイズリダクションに用いられるかによってはノイズリダクション後に注目画素の重心をずらしてしまい、画像内の直線性を著しく失わせてしまうという問題があった。さらに、注目画素に例えばインパルス状の突出したノイズがのっていた時はノイズリダクション効果が望めないという問題があった。   Further, in the conventional noise reduction, there is a problem that the center of gravity of the target pixel is shifted after noise reduction depending on which peripheral pixel is used for noise reduction, and linearity in the image is remarkably lost. Furthermore, there has been a problem that the noise reduction effect cannot be expected when, for example, impulse-like protruding noise is present on the target pixel.

従って、この発明の目的は、画像のランプ部においても良好なノイズリダクションを行うことができ、また画像の平坦部またはランプ部のいずれであっても均一にノイズリダクションを行うことができる撮像装置、ノイズリダクション装置およびノイズリダクション方法並びにプログラムを提供することにある。この発明の他の目的は、ノイズリダクション後に注目画素重心をずらすことがなく、また突出したノイズに対してもノイズリダクション効果が望める撮像装置、ノイズリダクション装置およびノイズリダクション方法並びにプログラムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that can perform good noise reduction even in a ramp portion of an image, and can perform noise reduction uniformly even in either a flat portion or a ramp portion of an image, A noise reduction apparatus, a noise reduction method, and a program are provided. Another object of the present invention is to provide an imaging device, a noise reduction device, a noise reduction method, and a program that do not shift the center of gravity of a pixel of interest after noise reduction and that can expect a noise reduction effect even for protruding noise. is there.

上述した課題を解決するために、請求項1に係る発明は、ノイズリダクションしようとする注目画素と、注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素との平均値によってノイズリダクションを行うノイズリダクション装置を備えた撮像装置において、
注目画素と複数の周辺画素を取り出す取り出し手段と、
注目画素および複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較手段と、
比較手段による比較の結果、二次微分値が閾値より大きい場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、二次微分値が閾値以下の場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別手段と
注目画素の画素値と、判別手段によりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算手段と、
注目画素の画素値を、演算手段により計算された画素値に置き換えて出力する出力手段とを備える撮像装置である。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is directed to a noise reduction device that performs noise reduction based on an average value of a target pixel to be noise-reduced and a plurality of peripheral pixels located around the target pixel. In the provided imaging device,
Means for taking out the target pixel and a plurality of peripheral pixels;
A comparing means for performing a second derivative using the pixel of interest and a plurality of surrounding pixels and comparing the second derivative with a threshold;
As a result of comparison by the comparison means, when the secondary differential value is larger than the threshold, it is determined that a plurality of peripheral pixels cannot be used for noise reduction, and when the secondary differential value is less than the threshold, the plurality of peripheral pixels are used for noise reduction. Discriminating means for discriminating that it is possible ;
An arithmetic means for adding the pixel value of the target pixel and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination means, and dividing the addition result by the addition number;
The image pickup apparatus includes an output unit that outputs the pixel value of the target pixel by replacing the pixel value calculated by the calculation unit .

請求項に係る発明は、ノイズリダクションしようとする注目画素と、注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素との平均値によってノイズリダクションを行うノイズリダクション装置において、
注目画素と複数の周辺画素を取り出す取り出し手段と、
注目画素および複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較手段と、
比較手段による比較の結果、二次微分値が閾値より大きい場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、二次微分値が閾値以下の場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別手段と
注目画素の画素値と、判別手段によりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算手段と、
注目画素の画素値を、演算手段により計算された画素値に置き換えて出力する出力手段とを備えるノイズリダクション装置である。
The invention according to claim 4 is a noise reduction device that performs noise reduction based on an average value of a target pixel to be subjected to noise reduction and a plurality of peripheral pixels located around the target pixel.
Means for taking out the target pixel and a plurality of peripheral pixels;
A comparing means for performing a second derivative using the pixel of interest and a plurality of surrounding pixels and comparing the second derivative with a threshold;
As a result of comparison by the comparison means, when the secondary differential value is larger than the threshold, it is determined that a plurality of peripheral pixels cannot be used for noise reduction, and when the secondary differential value is less than the threshold, the plurality of peripheral pixels are used for noise reduction. Discriminating means for discriminating that it is possible ;
An arithmetic means for adding the pixel value of the target pixel and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination means, and dividing the addition result by the addition number;
The noise reduction device includes an output unit that outputs the pixel value of the target pixel by replacing the pixel value calculated by the calculation unit .

請求項に係る発明は、ノイズリダクションしようとする注目画素と、注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素との平均値によってノイズリダクションを行うノイズリダクション方法において、
注目画素と複数の周辺画素を取り出す取り出しステップと、
注目画素および複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較ステップと、
比較ステップによる比較の結果、二次微分値が閾値より大きい場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、二次微分値が閾値以下の場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別ステップと
注目画素の画素値と、判別ステップによりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算ステップと、
注目画素の画素値を、演算ステップにより計算された画素値に置き換えて出力する出力ステップとを含むノイズリダクション方法である。
The invention according to claim 7 is a noise reduction method in which noise reduction is performed by an average value of a target pixel to be subjected to noise reduction and a plurality of peripheral pixels located around the target pixel.
A step of taking out the target pixel and a plurality of peripheral pixels;
Performing a second derivative using the pixel of interest and a plurality of surrounding pixels, and comparing the second derivative with a threshold;
If the secondary differential value is greater than the threshold value as a result of the comparison in the comparison step, it is determined that multiple peripheral pixels cannot be used for noise reduction. If the secondary differential value is less than or equal to the threshold value, multiple peripheral pixels are used for noise reduction. A determination step for determining that it is possible ;
A calculation step of adding the pixel value of the target pixel and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination step, and dividing the addition result by the addition number;
This is a noise reduction method including an output step of outputting the pixel value of the pixel of interest by replacing the pixel value calculated by the calculation step .

請求項1に係る発明は、コンピュータに、
ノイズリダクションをしようとする注目画素と、注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素を取り出す取り出しステップと、
注目画素および複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較ステップと、
比較ステップによる比較の結果、二次微分値が閾値より大きい場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、二次微分値が閾値以下の場合は複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別ステップと
注目画素の画素値と、判別ステップによりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算ステップと、
注目画素の画素値を、演算ステップにより計算された画素値に置き換えて出力する出力ステップとを含む処理を実行させるためのプログラムである。
Invention, a computer according to claim 1 0,
A pixel of interest for noise reduction, and a step of extracting a plurality of peripheral pixels located around the pixel of interest;
Performing a second derivative using the pixel of interest and a plurality of surrounding pixels, and comparing the second derivative with a threshold;
If the secondary differential value is greater than the threshold value as a result of the comparison in the comparison step, it is determined that multiple peripheral pixels cannot be used for noise reduction. If the secondary differential value is less than or equal to the threshold value, multiple peripheral pixels are used for noise reduction. A determination step for determining that it is possible ;
A calculation step of adding the pixel value of the target pixel and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination step, and dividing the addition result by the addition number;
This is a program for executing a process including an output step of outputting a pixel value of a target pixel by replacing the pixel value calculated in the calculation step .

この発明によれば、ノイズリダクションしようとする注目画素に対し、ノイズリダクション効果が得られる。また、従来のレベル差分を閾値と比較して検波する手法と違い、閾値との比較対象を二次微分結果とするため、ランプ部でも充分なノイズリダクションを行うことができ、また平坦部でもランプ部でもノイズリダクション効果にバラツキのないノイズリダクションを実現することができる。   According to the present invention, a noise reduction effect can be obtained with respect to a target pixel to be subjected to noise reduction. Also, unlike the conventional method of detecting by comparing the level difference with the threshold value, the comparison target with the threshold value is a second-order differential result, so that sufficient noise reduction can be performed even in the ramp part, and in the flat part Noise reduction without variation in the noise reduction effect can be achieved even in the case of a part.

請求項2、請求項5、請求項8および請求項11に係る発明によれば、注目画素や注目画素周辺画素にインパルス状のノイズ等が印加されているとしても、検波前に行う平滑化処理によってノイズの影響に左右されにくいノイズリダクションを実現することができる。 According to the inventions according to claim 2, claim 5, claim 8 and claim 11 , even if impulse noise or the like is applied to the pixel of interest or the pixels around the pixel of interest, smoothing processing performed before detection Therefore, it is possible to realize noise reduction that is not easily influenced by noise.

以下、図面を参照しながらこの発明の一実施形態について説明する。この一実施形態では、撮像装置をデジタルビデオカメラとして説明するが、デジタルビデオカメラに限定されず他の撮像装置(例えば、デジタルスチルカメラやカムコーダ(camcoder)等)にも適用することができる。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the imaging apparatus is described as a digital video camera. However, the imaging apparatus is not limited to a digital video camera, and can be applied to other imaging apparatuses (for example, a digital still camera, a camcorder, etc.).

図1はこの発明の一実施形態におけるデジタルビデオカメラの信号処理系11を示す。信号処理系11は、撮像素子21、ディレイライン(DL(Delay Line))ブロック22、ノイズリダクション処理ブロック23およびカメラ信号処理ブロック24より構成される。   FIG. 1 shows a signal processing system 11 of a digital video camera according to an embodiment of the present invention. The signal processing system 11 includes an image sensor 21, a delay line (DL (Delay Line)) block 22, a noise reduction processing block 23, and a camera signal processing block 24.

撮像素子21は例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージャなどであり、被写体の画像を光電変換し画像信号を出力する。出力された画像信号はDLブロック22に供給され、DLブロック22の出力画像信号がノイズリダクション処理ブロック23に供給される。   The image pickup device 21 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) imager, and photoelectrically converts an image of a subject and outputs an image signal. The output image signal is supplied to the DL block 22, and the output image signal of the DL block 22 is supplied to the noise reduction processing block 23.

ノイズリダクション処理ブロック23でノイズリダクションが施された画像信号はカメラ信号処理ブロック24に供給される。カメラ信号処理ブロック24は、画像出力信号を輝度信号と色差信号に変換し、入力画像がビデオサイズ(水平方向720画素×垂直方向480ライン)の画素数を超える場合に解像度変換を行い、ビデオサイズの画素情報量を出力する信号処理ブロックである。尚、カメラ信号処理ブロック24は、デジタルビデオカメラの出力が静止画像であり、その出力先がパーソナルコンピュータ等である場合に対応できるように、解像度変換後の画像サイズを任意のサイズに適応的に変換できる機能を有する。カメラ信号処理ブロック24からはカメラ信号処理が施された画像信号の輝度信号および色差信号が出力される。   The image signal subjected to noise reduction in the noise reduction processing block 23 is supplied to the camera signal processing block 24. The camera signal processing block 24 converts the image output signal into a luminance signal and a color difference signal, performs resolution conversion when the input image exceeds the number of pixels of the video size (horizontal direction 720 pixels × vertical direction 480 lines), and outputs the video size. It is a signal processing block which outputs the amount of pixel information. The camera signal processing block 24 adaptively adjusts the image size after resolution conversion to an arbitrary size so that the output of the digital video camera is a still image and the output destination is a personal computer or the like. It has a function that can be converted. From the camera signal processing block 24, a luminance signal and a color difference signal of an image signal subjected to camera signal processing are output.

尚、カメラ信号処理ブロック24は、図2に示すようにノイズリダクション処理ブロック23の前段に位置するような構成としてもよい。この場合、撮像素子21により出力される画像信号はDLブロック22を経由してカメラ信号処理ブロック24に供給される。カメラ信号処理ブロック24では、ノイズリダクションされていない画像信号にカメラ信号処理を施し、輝度信号および色差信号に変換した画像信号をノイズリダクション処理ブロック23に供給する。ノイズリダクション処理ブロック23では、供給された輝度信号および色差信号のそれぞれに対してノイズリダクションの処理が行われる。   It should be noted that the camera signal processing block 24 may be configured to be positioned in front of the noise reduction processing block 23 as shown in FIG. In this case, the image signal output from the image sensor 21 is supplied to the camera signal processing block 24 via the DL block 22. In the camera signal processing block 24, camera signal processing is performed on an image signal that has not been subjected to noise reduction, and an image signal converted into a luminance signal and a color difference signal is supplied to the noise reduction processing block 23. In the noise reduction processing block 23, noise reduction processing is performed on each of the supplied luminance signal and color difference signal.

ノイズリダクション処理ブロック23に供給される信号の色情報がn種類(n:正の整数)存在し、n種類のうち、m種類(m:正の整数、n≧m)の色に対してノイズリダクションを行う場合、m個のノイズ検出処理が並列に行われる。ここで、m種類の色情報のうち、k種類(k:正の整数、m≧k)の色に関してその空間位相が同じ場所になることが分かっている場合は、空間位相が等しければ画素レベル(色レベル)は類似した変化を示すであろうことによりm−k+1個のノイズ検出処理を並列に行い、処理数を減らして対応することもできる。ここで、ノイズリダクション処理ブロック23では垂直方向に遅延された任意のライン数の入力を必要とし、この垂直方向の遅延はDLブロック22で処理される。   There are n types (n: positive integer) of color information of the signal supplied to the noise reduction processing block 23, and noise is detected for m types (m: positive integer, n ≧ m) of the n types. When performing reduction, m noise detection processes are performed in parallel. Here, of the m types of color information, when it is known that the spatial phase is the same for k types (k: positive integer, m ≧ k), if the spatial phase is equal, the pixel level Since (color level) will show a similar change, m-k + 1 noise detection processes can be performed in parallel to reduce the number of processes. Here, the noise reduction processing block 23 requires input of an arbitrary number of lines delayed in the vertical direction, and this vertical delay is processed in the DL block 22.

上記の並列処理は、例えば、第1の色信号、第2の色信号、第3の色信号の3種類の入力があり3種類独立にノイズリダクション処理をしたい場合、ノイズリダクション処理を並列に3つ独立させて行う。また、第1の色信号、第2の色信号、第3の色信号の3種類の入力があり、第1の色信号と第2の色信号の空間位相が重複する場合、ノイズ検出処理を第1の色信号と第3の色信号に行い、第1の色信号の検出結果をもとに第1の色信号と第2の色信号に対してノイズ補正を行い、第3の色信号の検出結果をもとに第3の色信号に対してノイズ補正を行うようにしてもよい。   In the parallel processing described above, for example, when there are three types of inputs of the first color signal, the second color signal, and the third color signal, and three types of noise reduction processing are desired to be performed independently, the noise reduction processing is performed in parallel. Do it independently. In addition, when there are three types of inputs, a first color signal, a second color signal, and a third color signal, and the spatial phase of the first color signal and the second color signal overlaps, noise detection processing is performed. The first color signal and the third color signal are applied to the first color signal, the noise correction is performed on the first color signal and the second color signal based on the detection result of the first color signal, and the third color signal is obtained. Based on the detection result, noise correction may be performed on the third color signal.

次に、ノイズリダクション処理ブロック23の一例について説明する。図1および図2の枠内に示すように、ノイズリダクション処理ブロック23は、LPF(Low Pass Filter)による処理ブロック(LPFブロック31)、二次微分処理ブロック32、画素判別ブロック33、閾値演算ブロック34、対称処理ブロック35、補間画素加算、除算ブロック36からなる。尚、詳細は後述するが、対称処理ブロック35における処理は二次微分処理ブロック32において行うこともできるため、図1および図2では、対称処理ブロック35を破線で示す。   Next, an example of the noise reduction processing block 23 will be described. As shown in the frame of FIG. 1 and FIG. 2, the noise reduction processing block 23 includes a processing block (LPF block 31) using LPF (Low Pass Filter), a secondary differentiation processing block 32, a pixel discrimination block 33, a threshold calculation block. 34, a symmetric processing block 35, an interpolation pixel addition / division block 36. Although details will be described later, since the processing in the symmetric processing block 35 can also be performed in the secondary differentiation processing block 32, the symmetric processing block 35 is indicated by a broken line in FIGS.

はじめに、LPFブロック31の処理について説明する。図3は、撮像素子21に設けられたベイヤ方式による色フィルタ配列(ベイヤ配列)のRGB成分のうち、G成分を取り出して示すものを例にしたものである。この一実施形態では、検出領域41を縦方向に5画素、横方向に5画素の領域に設定し、中央の画素Gcをノイズリダクションを施す注目画素とする。検出領域内で、横方向、縦方向、斜め方向(2つの方向)の合計4個の二次微分方向が規定される。また、二次微分は、注目画素を中心とする3タップのハイパスフィルタによって行われる。検出領域は、例えば縦7ライン、横9画素のように任意に設定することもできる。二次微分は、二次微分に直交する方向にLPFを行うことが可能である限り、二次微分の方向を任意に選択可能である。LPF処理ブロック31では、検出領域41内にある各画素に対して二次微分方向と直交する方向に平滑化および補間の処理が行われる。   First, the process of the LPF block 31 will be described. FIG. 3 shows an example in which the G component is extracted from the RGB components of the Bayer color filter array (Bayer array) provided in the image sensor 21. In this embodiment, the detection area 41 is set to an area of 5 pixels in the vertical direction and 5 pixels in the horizontal direction, and the center pixel Gc is set as a target pixel to be subjected to noise reduction. Within the detection region, a total of four second-order differential directions are defined in the horizontal direction, the vertical direction, and the diagonal direction (two directions). The second order differentiation is performed by a 3-tap high-pass filter centered on the target pixel. The detection area can be arbitrarily set, for example, 7 lines in the vertical direction and 9 pixels in the horizontal direction. As for the secondary differentiation, the direction of the secondary differentiation can be arbitrarily selected as long as LPF can be performed in the direction orthogonal to the secondary differentiation. In the LPF processing block 31, smoothing and interpolation processing is performed on each pixel in the detection region 41 in a direction orthogonal to the second-order differential direction.

図4は、この一実施形態における平滑化の処理を示し、破線は二次微分を行う二次微分方向を示す。平滑化は二次微分方向と直交する方向に行われる。例えば、二次微分方向と直交する画素G11、画素G31および画素G51の配列に平滑化を行う。平滑化は、各画素の画素レベルを加算し、加算数で除算する方法等により行われる。 FIG. 4 shows the smoothing process in this embodiment, and the broken line shows the secondary differential direction for performing the secondary differentiation. Smoothing is performed in a direction orthogonal to the second-order differential direction. For example, smoothing is performed on the arrangement of the pixel G 11 , the pixel G 31, and the pixel G 51 that are orthogonal to the secondary differential direction. Smoothing is performed by a method of adding pixel levels of each pixel and dividing by the number of additions.

LPFブロック31では平滑化だけではなく補間処理も施される。二次微分方向で画素が存在しない位置で、2画素の加算平均を存在しない画素の値とする補間がなされる。例えば、画素G22および画素G42の平均値によって画素G32を補間する。また、画素G24および画素G44の平均値によって画素G34を補間する。 In the LPF block 31, not only smoothing but also interpolation processing is performed. At a position where no pixel exists in the second-order differential direction, interpolation is performed with the addition average of the two pixels as the value of the non-existing pixel. For example, the pixel G 32 is interpolated by the average value of the pixel G 22 and the pixel G 42 . Further, the pixel G 34 is interpolated by the average value of the pixel G 24 and the pixel G 44 .

LPFブロック31では、垂直方向および左右斜め方向に関しても同様に二次微分方向と直交する方向に平滑化を行う。さらに、画素G11、画素G15、画素G51、画素G55のような位置にあり検出領域内の画素のみで平滑化ができない画素に対しては、検出領域外の画素を用いて平滑化を行ったり、平滑化を行わなかったりする事を任意に可能とする。 The LPF block 31 also performs smoothing in the direction orthogonal to the second-order differential direction in the vertical direction and the left-right diagonal direction as well. Further, pixels that are located at positions such as the pixel G 11 , the pixel G 15 , the pixel G 51 , and the pixel G 55 and cannot be smoothed only by the pixels in the detection region are smoothed by using pixels outside the detection region. It is possible to arbitrarily perform or not perform smoothing.

上述したように、LPFブロック31で検出領域内にある各画素に対して平滑化および補間の処理を行うことにより、二次微分値を算出する際に各画素に突出したインパルス状のノイズがのっていた場合でも検波精度の劣化を防ぐことができる。また、二次微分方向とは無相関の方向に平滑化を行うことにより、二次微分処理ブロック32の結果の信頼性を向上させることができる。   As described above, by performing smoothing and interpolation processing on each pixel in the detection area in the LPF block 31, impulse noise protruding to each pixel is calculated when calculating the second derivative value. Even in the case of deterioration, the detection accuracy can be prevented from deteriorating. Further, by performing smoothing in a direction uncorrelated with the secondary differential direction, the reliability of the result of the secondary differential processing block 32 can be improved.

平滑化および補間の処理が行われた後、二次微分処理ブロック32で二次微分が行われる。図5は二次微分を行う、例えば水平方向の画素の配列を示す。中央の画素Gcは、ノイズリダクションを行う注目画素であり、画素G31、画素G32、画素G34および画素G35は周辺画素である。画素G32および画素G34は上述したように、二次微分方向と直交する方向の画素から補間された画素である。 After smoothing and interpolation processing, secondary differentiation is performed in the secondary differentiation processing block 32. FIG. 5 shows an arrangement of pixels, for example, in the horizontal direction for performing second order differentiation. The central pixel Gc is a pixel of interest that performs noise reduction, and the pixel G 31 , pixel G 32 , pixel G 34, and pixel G 35 are peripheral pixels. As described above, the pixel G 32 and the pixel G 34 are pixels interpolated from the pixels in the direction orthogonal to the secondary differential direction.

この一実施形態では、画素G31がノイズリダクションに使用可能か否かを判別する場合について説明する。はじめに画素G32、画素Gc、画素G34の間で二次微分を行う(処理1)。二次微分を行う際の3タップの係数は、(−1、2、−1)のように固定にすることもできるし、適応的に設定することもできる。 In this embodiment, the case where it is determined whether or not the pixel G 31 can be used for noise reduction will be described. First, second order differentiation is performed among the pixel G 32 , the pixel Gc, and the pixel G 34 (Process 1). The 3-tap coefficient for performing the second order differentiation can be fixed as (−1, 2, −1), or can be set adaptively.

処理1により画素G32、画素Gc、画素G34の間で行った二次微分値は、その絶対値が画素判別ブロック33で閾値と比較される。尚、閾値は、閾値演算ブロック34で算出され、注目画素の画素レベルを基にして算出された閾値や任意に設定した閾値である。例えば、光ショットノイズのリダクション効果を目的とするなら、閾値は注目画素レベルの平方根の定数倍に設定する。光ショットノイズとランダムノイズのリダクション効果を目的とするなら、閾値は注目画素レベルの平方根の定数倍に別の定数(ランダムノイズレベルを意味する定数や変数)を加算した値に設定する。 The absolute value of the second-order differential value performed between the pixel G 32 , the pixel Gc, and the pixel G 34 in the process 1 is compared with a threshold value in the pixel determination block 33. The threshold value is a threshold value calculated by the threshold value calculation block 34, calculated based on the pixel level of the target pixel, or an arbitrarily set threshold value. For example, for the purpose of reducing light shot noise, the threshold value is set to a constant multiple of the square root of the target pixel level. For the purpose of reducing light shot noise and random noise, the threshold value is set to a value obtained by adding another constant (a constant or variable indicating a random noise level) to a constant multiple of the square root of the target pixel level.

従来のレベル差分とは異なり二次微分を用いるのは、ランプ部においてもノイズリダクションに使用できる画素数が減少することを防止するためである。すなわち、1次関数で変化するランプ部を一次微分した場合には傾きに対応する一定の値が保たれ、さらに、一定の値を二次微分すると、値が0になる。従って、二次微分値が閾値以下であることは、画素の信号成分が相関を有していることを意味し、ノイズリダクションに使用できると判断できるのである。   The reason why the second-order differentiation is used unlike the conventional level difference is to prevent the number of pixels that can be used for noise reduction also in the ramp portion. That is, a constant value corresponding to the slope is maintained when the ramp portion changing by a linear function is first-order differentiated, and the value becomes zero when the constant value is second-order differentiated. Therefore, when the secondary differential value is equal to or less than the threshold value, it means that the signal component of the pixel has a correlation, and it can be determined that it can be used for noise reduction.

画素判別ブロック33における比較の結果、二次微分結果が閾値より大きい場合は、画素G32と画素Gcまたは画素Gcと画素G34の間には絵柄のエッジが存在すると判別し、画素G31、画素Gc、画素G35の間で二次微分処理を施すまでもなく、画素G31は画素Gcのノイズリダクションには使用できないと判別する。ある注目画素に対して異なる絵柄領域やエッジを跨いだ位置にある画素は、注目画素に対して相関があると判別された場合でも、それが本来の画素レベルなのか、それとも画素レベルにノイズが含まれておりたまたま相関があると判別されたのかの区別がつかず誤判別の原因となることからノイズリダクションに使用しない。 Comparison of results in the pixel decision block 33, if the second derivative the result is greater than the threshold value, determines that the pattern of the edge exists between the pixels G 32 and the pixel Gc or pixel Gc and the pixel G 34, pixel G 31, It is determined that the pixel G 31 cannot be used for noise reduction of the pixel Gc without performing a second-order differentiation process between the pixel Gc and the pixel G 35 . Even if it is determined that there is a correlation with the pixel of interest, a pixel at a position across a different picture area or edge with respect to a certain pixel of interest is the original pixel level or noise at the pixel level. It is not used for noise reduction because it is not possible to distinguish whether it is included or it is determined that there is a correlation.

二次微分結果が閾値以下である場合は、二次微分結果はノイズ成分を検出したものとする。処理1による二次微分結果が閾値以下であれば、画素G31、画素Gc、画素G35の間で二次微分を行う(処理2)。処理2による二次微分の結果が閾値以下であれば、画素G31と画素Gcの間に絵柄のエッジが存在しない、言い換えれば平坦部であると判断し、画素G31は注目画素Gcのノイズリダクションに使用できると判別する。二次微分結果が閾値より大きい場合は画素G31と画素Gcの間または画素Gcと画素G35の間に絵柄のエッジが存在すると判断し、画素G31は注目画素Gcのノイズリダクションに使用できないと判別する。 When the secondary differential result is less than or equal to the threshold, it is assumed that the secondary differential result has detected a noise component. If the secondary differentiation result by the process 1 is not more than the threshold value, the secondary differentiation is performed among the pixel G 31 , the pixel Gc, and the pixel G 35 (process 2). If the result of the second derivative by the process 2 is equal to or less than the threshold value, it is determined that there is no pattern edge between the pixel G 31 and the pixel Gc, in other words, a flat portion, and the pixel G 31 is a noise of the target pixel Gc. Determine that it can be used for reduction. If second derivative the result is greater than the threshold value, it is determined that the pattern of the edge exists between the pixels G 31 and between the pixel Gc or pixel Gc and the pixel G 35, pixel G 31 can not be used for noise reduction of the pixel of interest Gc Is determined.

尚、二次微分は注目画素Gcの近傍の画素から行うことが好ましい。注目画素Gcに対して内から外へ二次微分を行うことにより二次微分の処理ステップを少なくすることができる。また、できるだけ近傍の画素を使用することにより画像の周波数特性を生かしつつ、二次微分を行うことができる。   The secondary differentiation is preferably performed from a pixel in the vicinity of the target pixel Gc. By performing the second order differentiation from the inside to the outside with respect to the target pixel Gc, the processing steps of the second order differentiation can be reduced. Further, by using pixels as close as possible, it is possible to perform second order differentiation while taking advantage of the frequency characteristics of the image.

この一実施形態では、二次微分を注目画素を含む3画素について行ったが、5画素など任意の画素数と設定することができる。   In this embodiment, the second order differentiation is performed on three pixels including the target pixel. However, an arbitrary number of pixels such as five pixels can be set.

二次微分は、処理1や処理2だけではなく、画素Gc、画素G31、画素G32の間で行う二次微分(処理3)や、画素Gc、画素G34、画素G35の間で行う二次微分(処理4)を行うこともできる。この一実施形態では二次微分による検波領域を水平方向の5画素としているが、より検波領域が広くなった場合に処理3や処理4のような予備的検波は、検波精度を上げるのに効果的である。 Second derivative, the process 1 and process not only 2, pixel Gc, pixel G 31, second derivative (process 3) and carried out between the pixels G 32, pixel Gc, pixel G 34, between the pixel G 35 The secondary differentiation (processing 4) to be performed can also be performed. In this embodiment, the detection area by the second derivative is set to 5 pixels in the horizontal direction. However, when the detection area becomes wider, preliminary detection such as processing 3 and processing 4 is effective in increasing detection accuracy. Is.

以上、説明したように二次微分はノイズリダクションに使用可能か判別しようとしている画素と注目画素間で可能な限り二次微分領域をオーバーラップさせて行う。ただし、ノイズリダクションに使用可能か判別しようとしている画素が注目画素間の隣の画素である場合は二次微分領域をオーバーラップさせることができないので二次微分処理は1回のみとなる。例えば、注目画素が画素Gcで、判別対象の画素が画素G32の位置関係にある場合などである。 As described above, the second order differentiation is performed by overlapping the second order differential region as much as possible between the pixel to be used to determine whether it can be used for noise reduction and the target pixel. However, since the secondary differential region cannot be overlapped when the pixel to be determined whether it can be used for noise reduction is an adjacent pixel between the target pixels, the secondary differential process is performed only once. For example, in the pixel of interest is pixel Gc, pixels of the discrimination object is a case where a positional relationship of the pixel G 32.

尚、補間画素は二次微分検波にしか使用せず、ノイズリダクションに使用可能か判別する対象にはしない、言い換えれば、補間画素を用いてノイズリダクションは行わない。   Note that the interpolation pixel is used only for second-order differential detection, and is not a target for determining whether it can be used for noise reduction. In other words, noise reduction is not performed using the interpolation pixel.

二次微分の処理は、垂直方向、左右斜め方向に関しても同様になされ、注目画素周辺に位置する画素の中からノイズリダクションに使用できる画素が検出される。閾値との比較対象を、従来のレベル差分から二次微分結果にすることで画像のランプ部でもノイズリダクションの効果を得ることができる。   The second-order differential processing is performed in the same way in the vertical direction and the left-right diagonal direction, and pixels that can be used for noise reduction are detected from the pixels located around the target pixel. By making the comparison target with the threshold value a secondary differential result from the conventional level difference, the effect of noise reduction can be obtained even in the ramp portion of the image.

次に対称処理ブロック35の処理について説明する。対称処理ブロック35では、ノイズリダクションに使用可能と判別された画素の対称性を判別する。対称性を判別するのは次の理由による。例えば画素判別ブロック33において注目画素Gcに対し画素G31はノイズリダクションに使用でき、画素G35は使用できないと判別されたとする。この場合に、画素G31によるノイズリダクションを実行すると、ノイズリダクション後の注目画素Gcの重心ずれを引き起こすおそれがあるからである。 Next, processing of the symmetric processing block 35 will be described. In the symmetry processing block 35, the symmetry of a pixel determined to be usable for noise reduction is determined. The symmetry is determined for the following reason. For example, it is assumed that the pixel determination block 33 determines that the pixel G 31 can be used for noise reduction and the pixel G 35 cannot be used for the target pixel Gc. In this case, if noise reduction by the pixel G 31 is executed, the center of gravity of the target pixel Gc after noise reduction may be shifted.

図6は対称点処理の一例を示す。例えば、すべての方向に対して二次微分が施された結果、画素判別ブロック33で注目画素Gcに対して画素G15、画素G22、画素G44、画素G53がノイズリダクションに使用できると判別されたとする。対称処理では、ノイズリダクションに使用できる画素のうち、注目画素Gcを中心に点対称の位置に画素があるか否かを判別する。 FIG. 6 shows an example of symmetry point processing. For example, as a result of the second order differentiation in all directions, the pixel discrimination block 33 can use the pixel G 15 , the pixel G 22 , the pixel G 44 , and the pixel G 53 for the target pixel Gc for noise reduction. Assume that it has been determined. In the symmetric processing, it is determined whether or not there is a pixel at a point-symmetrical position around the target pixel Gc among the pixels that can be used for noise reduction.

図6に示すように、画素G22および画素G44は注目画素Gcを中心とした点対称の位置にあり、両画素ともノイズリダクションに使用可能と判別されているのでノイズリダクションに使用する。他の画素G15や画素G53は、点対称の位置にノイズリダクションに使用可能と判別された画素がなく、注目画素の重心ずれを引き起こして直線性を劣化させるおそれがあるため、ノイズリダクションには使用できないと判別する。 As shown in FIG. 6, the pixel G 22 and the pixel G 44 are in point-symmetric positions with the target pixel Gc as the center, and since both pixels are determined to be usable for noise reduction, they are used for noise reduction. The other pixels G 15 and G 53 have no pixels that are determined to be usable for noise reduction at point-symmetrical positions, and may cause a shift in the center of gravity of the pixel of interest and degrade linearity. Is determined to be unusable.

尚、対称処理は二次微分処理ブロック32において行うようにしてもよい。すなわち、二次微分を、少なくとも注目画素を中心に点対称の位置関係にある周辺画素に行うようにしてもよい。例えば、図5に示すように、少なくとも処理1および処理2の二次微分を行い、対称位置にある画素(例えば画素G32と画素G34)を共にノイズリダクションに使用できるか、または使用できないかを判別するようにすればよい。 Note that the symmetry processing may be performed in the secondary differentiation processing block 32. That is, the secondary differentiation may be performed on peripheral pixels that are at least point-symmetrical with respect to the target pixel. For example, as shown in FIG. 5, whether or not the pixels (for example, the pixel G 32 and the pixel G 34 ) at symmetrical positions can be used for noise reduction by performing at least the second differentiation of the processing 1 and the processing 2. May be discriminated.

上述した一連の処理により得られたノイズリダクションに使用可能な画素と注目画素Gcの画素の値を補間画素加算、除算ブロックにおいて、全て加算し、加算数で除算する処理を行うことにより、ノイズと判断された画素のみを平滑化してノイズリダクション効果を発生させる。尚、ノイズリダクションに使用できる画素が全く存在しない場合には、注目画素GCの画素レベルがそのまま出力される。 In the interpolation pixel addition / division block, all the values of the pixels that can be used for noise reduction and the pixel value of the target pixel Gc obtained by the series of processes described above are added and divided by the number of additions to obtain noise and noise. Only the determined pixels are smoothed to generate a noise reduction effect. In the case where a pixel that can be used for noise reduction is not present at all, the pixel level of the pixel of interest G C is output as it is.

図7は、この発明の一実施形態におけるノイズリダクションの処理の流れを示すフローチャートである。ステップS1において、ノイズリダクションしようとする注目画素を中心として、縦方向、横方向、左右斜め方向に欠落した画素の有無を判別する。ここで、画素の色は同色または画素レベルにあまり差の無い任意の色種とする。   FIG. 7 is a flowchart showing the flow of noise reduction processing according to an embodiment of the present invention. In step S1, the presence / absence of a pixel missing in the vertical direction, the horizontal direction, and the left / right diagonal direction is determined with the target pixel to be noise reduced as the center. Here, the color of the pixel is the same color or an arbitrary color type with little difference in pixel level.

尚、図3を用いて説明した例では、RGBの三原色信号のうちG成分に着目しているが、これはG成分が輝度信号の主成分であることや、G成分に対する人間の視感度が高い、または撮像素子上でGの画素が多い等の理由である。R成分やB成分をそれぞれ独立に、またはR成分のみ、B成分のみ検波しても良い。また、G成分の検波結果をR成分やB成分に対して適用したり、任意の色成分の検波結果を任意の色成分に対して適用することも可能である。   In the example described with reference to FIG. 3, attention is paid to the G component of the RGB three primary color signals. This is because the G component is the main component of the luminance signal and the human visibility to the G component is low. The reason is that it is high or there are many G pixels on the image sensor. The R component and the B component may be detected independently, or only the R component and only the B component may be detected. It is also possible to apply the detection result of the G component to the R component and the B component, or apply the detection result of the arbitrary color component to the arbitrary color component.

欠落した画素がある場合は、動作がステップS2に進む。ステップS2では、二次微分方向と直交する方向から欠落画素位置に画素補間を行う。画素補間を行った後、動作がステップS1に戻る。   If there is a missing pixel, the operation proceeds to step S2. In step S2, pixel interpolation is performed from the direction orthogonal to the secondary differential direction to the missing pixel position. After performing the pixel interpolation, the operation returns to step S1.

欠落画素がない場合若しくは欠落画素が補間された後、ステップS3において、ノイズリダクションしようとする注目画素を中心として、二次微分に直交する方向からLPFによる平滑化が行われる。LPFによる平滑化の次に動作はステップS4へ進む。   When there is no missing pixel or after the missing pixel is interpolated, in step S3, smoothing by LPF is performed from the direction orthogonal to the second order differentiation with the target pixel to be noise reduced as the center. After the smoothing by the LPF, the operation proceeds to step S4.

次に、ステップS4において、検波枠内の全ての被検波画素に対し、注目画素を中心に、縦、横、斜め方向に二次微分を行う。二次微分は、注目画素を中心とした点対称の位置関係にある画素間で、例えば3画素を用いて行う。端の画素と注目画素との間隔が2画素以上の場合は、端の画素と注目画素の間に位置する全ての組み合わせで二次微分を行うようにしてもよい。また、二次微分方向は、それに直交する方向にLPFが可能であれば任意の方向に可能とする。   Next, in step S4, the second order differentiation is performed in the vertical, horizontal, and diagonal directions with respect to the target pixel for all the detection pixels within the detection frame. The secondary differentiation is performed using, for example, three pixels between the pixels having a point-symmetric positional relationship with the target pixel as the center. When the interval between the end pixel and the target pixel is two pixels or more, the second order differentiation may be performed for all combinations located between the end pixel and the target pixel. The second-order differential direction can be set to any direction as long as LPF is possible in a direction orthogonal to the second-order differential direction.

尚、ステップS5では、ノイズリダクションをしようとする画素レベルの値に基づいて閾値が算出される。若しくは、任意の閾値を設定してもよい。   In step S5, the threshold value is calculated based on the value of the pixel level for which noise reduction is to be performed. Alternatively, an arbitrary threshold value may be set.

ステップS4で二次微分の処理が終わると、ステップS6においてステップS4で算出された二次微分結果の絶対値とステップS5で算出された閾値の大小比較が行われる。   When the secondary differentiation process is finished in step S4, the absolute value of the secondary differentiation result calculated in step S4 and the threshold value calculated in step S5 are compared in step S6.

ステップS7において、ノイズリダクションに使用可能かどうかを判断する対象画素に着目する。この対象画素は順次異なる画素に移行していくことになり、注目画素を除き、補間画素を含んで検波枠内にある全ての画素に着目し終わるまで処理が続く。   In step S7, attention is focused on the target pixel for determining whether it can be used for noise reduction. This target pixel is sequentially shifted to a different pixel, and the process continues until all pixels in the detection frame including the interpolated pixel are focused except for the target pixel.

ステップS7において着目した画素と注目画素の間に、二次微分結果が閾値より大きい結果が存在するか判別する(ステップS8)。二次微分値が閾値より大きい場合は、動作はステップS9に進み、その時点で着目した画素はノイズリダクションには使用できないと判断され、動作はステップS11に進む。   It is determined whether or not there is a result of the secondary differential result larger than the threshold value between the pixel of interest in step S7 and the pixel of interest (step S8). If the secondary differential value is larger than the threshold value, the operation proceeds to step S9, and it is determined that the pixel focused at that time cannot be used for noise reduction, and the operation proceeds to step S11.

ステップS8の判別の結果、着目した画素と注目画素の間に、二次微分結果が閾値より大きい結果が存在しない場合、その時点で着目した画素はノイズリダクションに使用できると判断され、動作はステップS11に進む。   As a result of the determination in step S8, if there is no result whose secondary differential result is larger than the threshold value between the focused pixel and the focused pixel, it is determined that the focused pixel at that time can be used for noise reduction, and the operation is step Proceed to S11.

ステップS11の動作では、検波枠内の被検波画素すべてに着目したか否かが判別される。着目して検波されるべき画素がまだ残っている場合は、動作はステップS12に進み、新たに着目して検波すべき画素があると判断し、ステップS7からの処理を再び行う。   In the operation of step S11, it is determined whether or not all the detection pixels within the detection frame are focused. If there is still a pixel to be detected with attention, the operation proceeds to step S12, and it is determined that there is a pixel to be detected with new attention, and the processing from step S7 is performed again.

ステップS13では、ステップS1からステップS12までの処理を終えて検波を終了した段階でノイズリダクションに使用可能と判断された画素全てと注目画素を加算し、加算数で除算することにより注目画素のノイズリダクションが行われ、処理は終了する。   In step S13, when the processing from step S1 to step S12 is completed and the detection is completed, all the pixels determined to be usable for noise reduction and the target pixel are added, and the noise of the target pixel is divided by the addition number. Reduction is performed and the process ends.

図7に示すフローチャートでは、周辺画素の対称性を考慮したうえで二次微分を行ったが(ステップS4)が、別途、対称処理を行うようにしてもよい。   In the flowchart shown in FIG. 7, the second order differentiation is performed in consideration of the symmetry of surrounding pixels (step S4). However, a symmetry process may be performed separately.

図8は、対称処理を行う場合のフローチャートを示す。ステップS1からステップS12までの処理は同じなので説明を省略する。ステップS11で検波枠内の被検波画素全てに着目した後、処理はステップS21に進む。   FIG. 8 shows a flowchart in the case of performing symmetric processing. Since the process from step S1 to step S12 is the same, description is abbreviate | omitted. After paying attention to all the detection pixels in the detection frame in step S11, the process proceeds to step S21.

ステップS21では被検波画素の中でノイズリダクション(NR)に使用可能な画素が存在するか否かが判別される。ノイズリダクションに使用できる画素がないと判別された場合は、ノイズリダクションの処理は終了する。この場合、注目画素の画素レベルがそのまま出力される。ノイズリダクションに使用できる画素が存在すると判別された場合は、動作はステップS22に進む。   In step S21, it is determined whether or not there is a pixel that can be used for noise reduction (NR) among the detected pixels. If it is determined that there is no pixel that can be used for noise reduction, the noise reduction process ends. In this case, the pixel level of the target pixel is output as it is. If it is determined that there is a pixel that can be used for noise reduction, the operation proceeds to step S22.

ステップS22では、ステップS21で判別されたノイズリダクションに使用可能な画素のうち、注目画素を中心として点対称の位置関係にある画素が存在するか否かの判別がさらにされる。点対称の位置関係にある画素がない場合は、ノイズリダクションは行われないため処理は終了する。点対称の位置関係にある画素が存在する場合は、それらの画素をノイズリダクションに使用できる画素と判別し、動作はステップS13へと進む。   In step S22, it is further determined whether or not there is a pixel having a point-symmetric positional relationship with respect to the pixel of interest among the pixels that can be used for the noise reduction determined in step S21. If there is no pixel that is in a point-symmetrical positional relationship, noise reduction is not performed and the process ends. If there are pixels in point symmetry, these pixels are determined as pixels that can be used for noise reduction, and the operation proceeds to step S13.

ステップS13では、ノイズリダクションに使用可能と判断された画素のうちで注目画素を中心として点対称の位置関係にある画素全てと注目画素を加算し、加算数で除算することにより注目画素のノイズリダクションが行われ、処理は終了する。   In step S13, the pixel of interest is added to all of the pixels that are determined to be usable for noise reduction and that have a point-symmetrical positional relationship with the pixel of interest as the center, and is divided by the addition number, thereby reducing the noise of the pixel of interest. And the process ends.

この発明は、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな変形や応用が可能であり、上述した一実施形態に限定されることはない。例えば、上述したノイズリダクションは、カメラ信号処理中の任意の位置で動作させることが可能であり、原色、補色、原色のRAWデータもしくは輝度信号、色差信号に対しても適用することが可能である。   The present invention can be variously modified and applied without departing from the gist of the present invention, and is not limited to the above-described embodiment. For example, the noise reduction described above can be operated at an arbitrary position during camera signal processing, and can also be applied to primary color, complementary color, raw color raw data or luminance signal, and color difference signal. .

この発明の一実施形態における撮像装置のブロック図である。1 is a block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施形態における撮像装置の他の例のブロック図である。It is a block diagram of the other example of the imaging device in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態における画像のG成分の配列を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | sequence of G component of the image in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態における平滑処理および補間処理を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the smoothing process and interpolation process in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態における二次微分処理を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the secondary differentiation process in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態における対称処理を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the symmetrical process in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態におけるノイズリダクションのフローチャートである。It is a flowchart of the noise reduction in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態におけるノイズリダクションのフローチャートの他の例である。It is another example of the flowchart of the noise reduction in one Embodiment of this invention. εフィルタを用いてのノイズリダクション処理を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the noise reduction process using an epsilon filter.

符号の説明Explanation of symbols

23 ノイズリダクション処理ブロック
24 カメラ信号処理ブロック
31 LPF
32 二次微分処理ブロック
33 画素判別ブロック
34 閾値演算ブロック
35 対称処理ブロック
36 補間画素加算、除算ブロック
23 Noise reduction processing block 24 Camera signal processing block 31 LPF
32 Secondary differentiation processing block 33 Pixel discrimination block 34 Threshold calculation block 35 Symmetric processing block 36 Interpolated pixel addition / division block

Claims (12)

ノイズリダクションしようとする注目画素と、上記注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素との平均値によってノイズリダクションを行うノイズリダクション装置を備えた撮像装置において、
上記注目画素と上記複数の周辺画素を取り出す取り出し手段と、
上記注目画素および上記複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較手段と、
上記比較手段による比較の結果、上記二次微分値が上記閾値より大きい場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、上記二次微分値が上記閾値以下の場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別手段と
上記注目画素の画素値と、上記判別手段によりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算手段と、
上記注目画素の画素値を、上記演算手段により計算された画素値に置き換えて出力する出力手段とを備える撮像装置。
In an imaging device including a noise reduction device that performs noise reduction according to an average value of a target pixel to be subjected to noise reduction and a plurality of peripheral pixels located around the target pixel,
Extraction means for extracting the target pixel and the plurality of peripheral pixels;
A comparison means for performing a second derivative using the target pixel and the plurality of surrounding pixels, and comparing the second derivative with a threshold value;
As a result of comparison by the comparison means, when the secondary differential value is larger than the threshold value, it is determined that the plurality of surrounding pixels cannot be used for noise reduction, and when the secondary differential value is equal to or less than the threshold value, Discriminating means for discriminating that peripheral pixels can be used for noise reduction ,
Arithmetic means for adding the pixel value of the target pixel and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination means, and dividing the addition result by the addition number;
An image pickup apparatus comprising: an output unit that outputs the pixel value of the target pixel by replacing the pixel value calculated by the calculation unit.
さらに、上記注目画素および上記複数の周辺画素に対して、上記二次微分を行う二次微分方向と直交する方向に平滑化を行う平滑処理手段と、
上記二次微分方向に欠落画素がある場合は、上記欠落画素を補間する補間手段とを備える請求項1に記載の撮像装置。
Furthermore, smoothing processing means for smoothing the target pixel and the plurality of peripheral pixels in a direction orthogonal to the secondary differential direction for performing the secondary differentiation,
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising an interpolation unit that interpolates the missing pixel when there is a missing pixel in the secondary differential direction.
上記二次微分は、少なくとも上記注目画素を中心として点対称の位置関係にある上記複数の周辺画素に対して行われる請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the second-order differentiation is performed on the plurality of peripheral pixels having a point-symmetric positional relationship with respect to at least the pixel of interest. ノイズリダクションしようとする注目画素と、上記注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素との平均値によってノイズリダクションを行うノイズリダクション装置において、
上記注目画素と上記複数の周辺画素を取り出す取り出し手段と、
上記注目画素および上記複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較手段と、
上記比較手段による比較の結果、上記二次微分値が上記閾値より大きい場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、上記二次微分値が上記閾値以下の場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別手段と
上記注目画素の画素値と、上記判別手段によりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算手段と、
上記注目画素の画素値を、上記演算手段により計算された画素値に置き換えて出力する出力手段とを備えるノイズリダクション装置。
In a noise reduction device that performs noise reduction by an average value of a target pixel to be noise-reduced and a plurality of peripheral pixels located around the target pixel,
Extraction means for extracting the target pixel and the plurality of peripheral pixels;
A comparison means for performing a second derivative using the target pixel and the plurality of surrounding pixels, and comparing the second derivative with a threshold value;
As a result of comparison by the comparison means, when the secondary differential value is larger than the threshold value, it is determined that the plurality of surrounding pixels cannot be used for noise reduction, and when the secondary differential value is equal to or less than the threshold value, Discriminating means for discriminating that peripheral pixels can be used for noise reduction ,
Arithmetic means for adding the pixel value of the target pixel and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination means, and dividing the addition result by the addition number;
A noise reduction device comprising: output means for replacing the pixel value of the pixel of interest with a pixel value calculated by the arithmetic means and outputting the pixel value .
さらに、上記注目画素および上記複数の周辺画素に対して、上記二次微分を行う二次微分方向と直交する方向に平滑化を行う平滑処理手段と、
上記二次微分方向に欠落画素がある場合は、上記欠落画素を補間する補間手段とを備える請求項に記載のノイズリダクション装置。
Furthermore, smoothing processing means for smoothing the target pixel and the plurality of peripheral pixels in a direction orthogonal to a secondary differential direction for performing the secondary differentiation,
The noise reduction device according to claim 4 , further comprising an interpolation unit that interpolates the missing pixel when there is a missing pixel in the secondary differential direction.
上記二次微分は、少なくとも上記注目画素を中心として点対称の位置関係にある上記複数の周辺画素に対して行われる請求項に記載のノイズリダクション装置。 5. The noise reduction device according to claim 4 , wherein the second-order differentiation is performed on the plurality of peripheral pixels having a point-symmetric positional relationship with respect to at least the pixel of interest. ノイズリダクションしようとする注目画素と、上記注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素との平均値によってノイズリダクションを行うノイズリダクション方法において、
上記注目画素と上記複数の周辺画素を取り出す取り出しステップと、
上記注目画素および上記複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較ステップと、
上記比較ステップによる比較の結果、上記二次微分値が上記閾値より大きい場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、上記二次微分値が上記閾値以下の場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別ステップと
上記注目画素の画素値と、上記判別ステップによりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算ステップと、
上記注目画素の画素値を、上記演算ステップにより計算された画素値に置き換えて出力する出力ステップとを含むノイズリダクション方法。
In the noise reduction method in which noise reduction is performed by an average value of a target pixel to be noise-reduced and a plurality of peripheral pixels located around the target pixel,
A step of taking out the target pixel and the plurality of surrounding pixels;
Performing a second derivative using the pixel of interest and the plurality of surrounding pixels, and comparing the second derivative with a threshold;
As a result of the comparison in the comparison step, when the secondary differential value is larger than the threshold value, it is determined that the plurality of surrounding pixels cannot be used for noise reduction, and when the secondary differential value is equal to or less than the threshold value, A determination step for determining that peripheral pixels can be used for noise reduction ;
A calculation step of adding the pixel value of the pixel of interest and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction by the determination step, and dividing the addition result by the addition number;
A noise reduction method comprising: an output step of outputting the pixel value of the pixel of interest by replacing the pixel value calculated by the calculation step .
さらに、上記注目画素および上記複数の周辺画素に対して、上記二次微分を行う二次微分方向と直交する方向に平滑化を行う平滑処理ステップと、
上記二次微分方向に欠落画素がある場合は、上記欠落画素を補間する補間ステップを含む請求項に記載のノイズリダクション方法。
Further, a smoothing step for smoothing the target pixel and the plurality of peripheral pixels in a direction orthogonal to a secondary differential direction for performing the secondary differentiation,
The noise reduction method according to claim 7 , further comprising an interpolation step of interpolating the missing pixel when there is a missing pixel in the secondary differential direction.
上記二次微分は、少なくとも上記注目画素を中心として点対称の位置関係にある上記複数の周辺画素に対して行われる請求項に記載のノイズリダクション方法。 The noise reduction method according to claim 7 , wherein the second-order differentiation is performed on the plurality of peripheral pixels having a point-symmetric positional relationship with respect to at least the pixel of interest. コンピュータに、
ノイズリダクションをしようとする注目画素と、上記注目画素の周辺に位置する複数の周辺画素を取り出す取り出しステップと、
上記注目画素および上記複数の周辺画素を用いて二次微分を行い、二次微分値を閾値と比較する比較ステップと、
上記比較ステップによる比較の結果、上記二次微分値が上記閾値より大きい場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できないと判別し、上記二次微分値が上記閾値以下の場合は上記複数の周辺画素はノイズリダクションに使用できると判別する判別ステップと
上記注目画素の画素値と、上記判別ステップによりノイズリダクションに使用できると判別された周辺画素の画素値を加算し、加算結果を加算数により除算する演算ステップと、
上記注目画素の画素値を、上記演算ステップにより計算された画素値に置き換えて出力する出力ステップとを含む処理を実行させるためのプログラム。
On the computer,
A target pixel to be subjected to noise reduction, and a step of taking out a plurality of peripheral pixels located around the target pixel;
Performing a second derivative using the pixel of interest and the plurality of surrounding pixels, and comparing the second derivative with a threshold;
As a result of the comparison in the comparison step, when the secondary differential value is larger than the threshold value, it is determined that the plurality of surrounding pixels cannot be used for noise reduction, and when the secondary differential value is equal to or less than the threshold value, A determination step for determining that peripheral pixels can be used for noise reduction ;
A calculation step of adding the pixel value of the pixel of interest and the pixel values of peripheral pixels determined to be usable for noise reduction in the determination step, and dividing the addition result by the addition number;
A program for executing a process including an output step of outputting the pixel value of the target pixel by replacing the pixel value calculated by the calculation step .
上記処理がさらに、上記注目画素および上記複数の周辺画素に対して、上記二次微分を行う二次微分方向と直交する方向に平滑化を行う平滑処理ステップと、A smoothing step in which the processing further smoothes the target pixel and the plurality of surrounding pixels in a direction orthogonal to a secondary differential direction for performing the secondary differentiation;
上記二次微分方向に欠落画素がある場合は、上記欠落画素を補間する補間ステップを含む請求項10に記載のプログラム。The program according to claim 10, further comprising an interpolation step of interpolating the missing pixel when there is a missing pixel in the secondary differential direction.
上記二次微分は、少なくとも上記注目画素を中心として点対称の位置関係にある上記複数の周辺画素に対して行われる請求項10に記載のプログラム。The program according to claim 10, wherein the second-order differentiation is performed on the plurality of peripheral pixels having a point-symmetric positional relationship with respect to at least the target pixel.
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