JP4571605B2 - ノイズ低減装置および方法 - Google Patents
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Description
第1の色成分を表す第1の色信号と第2の色成分を表す第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第1のフィルタリング手段と、
第3の色成分を表す第3の色信号と前記第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第2のフィルタリング手段と、
前記第1のフィルタリング手段の出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第1の色成分の信号を生成する第1の信号生成手段と、
前記第2のフィルタリング手段の出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第3の色成分の信号を生成する第2の信号生成手段と、
前記第2の信号と前記補正された第1の色成分の信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第3のフィルタリング手段と、
前記第2の信号と、前記補正された第3の色成分の信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第4のフィルタリング手段と、
前記補正された第1の色成分の信号と、前記第3のフィルタリング手段の出力信号と、前記補正された第3の色成分の信号と、前記第4のフィルタリング手段の出力信号の総和の略半分を求めることで、補正された第2の色成分の信号を生成する第3の信号生成手段とを
具備したことを特徴とするノイズ低減装置を提供する。
図1はこの発明の実施の形態1のノイズ低減装置の概略構成図である。
本実施の形態のノイズ低減装置は、それぞれ第1、第2及び第3の色成分を表す第1、第2及び第3の色信号を受けて、それらのノイズ成分を低減するものであり、減算器1、2、9、10、加算器5、6、フィルタ3、4、11、12、総和演算器13、及び半減器14を備えている。本実施の形態では、第1の色成分は赤、第2の色成分は緑、第3の色成分は青である。
メディアンフィルタを用いる場合、med(A)は、処理対象画素を中心として所定数の行及び列(例えば9行9列)の範囲内の複数の画素についてのA(上記の例では、A=R−G、又はA=B−G)の値の中央値を演算結果として与える演算を意味する。
加算器6は、フィルタ4の出力(第2のフィルタ出力)med(B−G)に、第2の色信号Gを加算して、補正された第3の色成分の信号B’を生成する。
減算器10は、第2の色信号Gから加算器6の出力(補正された第3の色成分の信号)B’を減算し、第4の差信号(G−B’)を生成する。
フィルタ11、12はフィルタ3、4と同様の特性を有するフィルタである。
R’= G+med(R−G) …(1)
B’= G+med(B−G) …(2)
G’={R’+med(G−R’)+B’+med(G−B’)}/2 …(3)
図2はこの発明の実施の形態2のノイズ低減装置の概略構成図である。このノイズ低減装置は、図1に示される減算器1、2、9、10、フィルタ3、4、11、12、加算器5、6、総和演算器13、及び半減器14で構成される補正演算ブロック20のほかに、スイッチ21、22、23、制御器24及びメモリ25を備えている。
このようにして、補正色信号R’、G’、B’が選択された状態で補正演算ブロックに補正演算を行わせた結果生成される補正色信号(同じ符号R’、G’、B’で表すが、補正演算が繰り返された結果得られる信号である)をノイズ低減された信号として出力しても良いが、この補正色信号を再度メモリ25に記憶させ、以下上記と同様に補正演算を繰り返させても良い。
このように、補正色信号をフィードバック(巡回)させ、補正演算ブロック20による補正演算(式(1)〜(3)で表される)を繰り返すことで、より高いノイズ除去効果が得られる。繰り返し回数を予め設定しておくこととしても良く、補正色信号中のノイズ量を検出して所定値以下になるまで、繰り返すこととしても良い。
一組の画素についてステップST1、ST2の処理(式(1)〜(3)の演算による処理)が終わったら、処理を終了するか再び繰り返すか判断する(ST3)。ステップST3の処理は、制御器24により行われるもので、例えば、ステップST1およびST2の処理回数を予め設定して制御器24内に記憶しておき、処理の回数がその回数(設定処理回数)に達していない場合、補正色信号R’、G’、B’を処理対象色信号R、G、Bとして選択して(ST4)、ふたたび上記一組の画素についてステップST1以降の演算を行う。演算の回数が予め定められた回数に達した場合、演算を完了し最終的な補正色信号R’、G’、B’を得て、ノイズ低減された色信号として出力する。
ノイズとは元来得られるべき原画に対して、元信号とは異なった信号が加わることを意味し、それにより、画像の品質を損なったり、元来あるべき信号が正しく認識できなかったりする信号である。予め定まった位置、または予め定められた周波数成分として加わったノイズは、その信号だけを検出して除去すればよいが、イメージセンサーの暗電流から生じるショットノイズや、回路から生じるアンプノイズは、画像が伝送される帯域全般にわたり発生することがほとんどであり、周波数上ではノイズか元信号かを区別することが困難である。ローパスフィルタなどによってノイズを除去すると対象とする周波数領域の元来の映像信号まで損なわれ、画像がボケてしまうという問題がある。この問題への対処法として、画像を複数の周波数領域に分けて、ノイズの多い周波数領域だけを低減するような処理を行い、なるべく元画像に影響を与えないようにする従来手法があるが、その周波数帯域の元画像が劣化してしまうことに変わりはなく、またノイズが先に述べたように帯域全般にわたる場合は、現画像の周波数特性を劣化させず(画像をボケさせることなく)ノイズを除去することは極めて困難である。
画像中の高い周波数成分である画像のエッジなどではノイズ除去をほとんど行わず、エッジのない箇所のノイズ除去を多く行うのはこの特性を利用したものである。
図9はこの発明の実施の形態3のノイズ低減装置の概略構成図である。図9に示されるノイズ低減装置は、図2に示される実施の形態1のノイズ低減装置と概して同じであるが、図1の減算器9、10の代わりに反転器15、16が設けられている。反転器15は、フィルタ3の出力med(R−G)を符号反転したもの{−med(R−G)}を出力する。反転器16は、フィルタ4の出力med(B−G)を符号反転したもの{−med(B−G)}を出力する。フィルタ11は、反転器15の出力をフィルタリングする。フィルタ12は、反転器16の出力をフィルタリングする。
半減器14の出力G’は、
G’={R’+med(−med(R−G)+B’+med(−med(B−G)}/2 …(4)
で表される。
G−R’=G−{G+med(R−G)}=−med(R−G) …(5)
であり、フィルタ3の出力med(R−G)を符号反転したものと等しい。
同様に、フィルタ12の入力(B−R’)は、
B−R’=G−{G+med(B−G)}=−med(B−G) …(6)
であり、フィルタ4の出力med(B−G)を符号反転したものと等しい。
従って、図9の回路を図2の回路の代わりに用いても同じ結果が得られること、及び式(3)と式(4)は同じ内容を異なる形で表したものであることが分かる。
Claims (9)
- 第1の色成分を表す第1の色信号と第2の色成分を表す第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第1のフィルタリング手段と、
第3の色成分を表す第3の色信号と前記第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第2のフィルタリング手段と、
前記第1のフィルタリング手段の出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第1の色成分の信号を生成する第1の信号生成手段と、
前記第2のフィルタリング手段の出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第3の色成分の信号を生成する第2の信号生成手段と、
前記第2の信号と前記補正された第1の色成分の信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第3のフィルタリング手段と、
前記第2の信号と、前記補正された第3の色成分の信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第4のフィルタリング手段と、
前記補正された第1の色成分の信号と、前記第3のフィルタリング手段の出力信号と、前記補正された第3の色成分の信号と、前記第4のフィルタリング手段の出力信号の総和の略半分を求めることで、補正された第2の色成分の信号を生成する第3の信号生成手段とを
具備したことを特徴とするノイズ低減装置。 - 第1の色成分を表す第1の色信号と第2の色成分を表す第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第1のフィルタリング手段と、
第3の色成分を表す第3の色信号と前記第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第2のフィルタリング手段と、
前記第1のフィルタリング手段の出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第1の色成分の信号を生成する第1の信号生成手段と、
前記第2のフィルタリング手段の出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第3の色成分の信号を生成する第2の信号生成手段と、
前記第1のフィルタリング手段の出力信号を符号反転した信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第3のフィルタリング手段と、
前記第2のフィルタリング手段の出力信号を符号反転した信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第4のフィルタリング手段と、
前記補正された第1の色成分の信号と、前記第3のフィルタリング手段の出力信号と、前記補正された第3の色成分の信号と、前記第4のフィルタリング手段の出力信号の総和の略半分を求めることで、補正された第2の色成分の信号を生成する第3の信号生成手段とを
具備したことを特徴とするノイズ低減装置。 - 前記第2の色信号は、人間の視感度特性に最も近い感度特性を有した色信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載のノイズ低減装置。
- 前記第1の色成分は赤、前記第2の色成分は緑、前記第3の色成分は青であることを特徴とする請求項1又は2に記載のノイズ低減装置。
- 前記第1乃至第4のフィルタリング手段は、メディアンフィルタであることを特徴とする請求項1又は2に記載のノイズ低減装置。
- それぞれ前記第1、第2及び第3の色成分を表す第1、第2及び第3の入力色信号と、前記補正された第1、第2及び第3の色成分の信号を入力として、いずれかを選択して前記第1、第2及び第3の色信号として出力するスイッチと、
前記第1、第2及び第3の入力色信号が供給されたときに、前記スイッチに、前記第1、第2及び第3の入力色信号を選択させ、該第1、第2及び第3の入力色信号が選択された状態で、前記第1乃至第4のフィルタリング手段及び前記第1乃至第3の信号生成手段を動作させて、前記補正された第1、第2及び第3の色成分の信号を生成させ、前記第1、第2及び第3の入力色信号に対応する補正された第1、第2及び第3の色成分の信号が生成された後に、前記スイッチに、前記補正された第1、第2及び第3の色成分の信号を選択させ、該補正された第1、第2及び第3の色成分の信号が選択された状態で、前記第1乃至第4のフィルタリング手段及び前記第1乃至第3の信号生成手段を動作させて、さらに補正された第1、第2及び第3の色成分の信号を生成させる制御器と
をさらに有することを特徴とする請求項1又は2に記載のノイズ低減装置。 - 前記制御器は、前記補正された第1、第2及び第3の色成分の信号が選択された状態で、前記第1乃至第4のフィルタリング手段及び前記第1乃至第3の信号生成手段の動作を所定回数繰り返させることを特徴とする請求項6に記載のノイズ低減装置。
- 第1の色成分を表す第1の色信号と第2の色成分を表す第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第1のフィルタリングステップと、
第3の色成分を表す第3の色信号と前記第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第2のフィルタリングステップと、
前記第1のフィルタリングステップの出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第1の色成分の信号を生成する第1の信号生成ステップと、
前記第2のフィルタリングステップの出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第3の色成分の信号を生成する第2の信号生成ステップと、
前記第2の信号と前記補正された第1の色成分の信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第3のフィルタリングステップと、
前記第2の信号と、前記補正された第3の色成分の信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第4のフィルタリングステップと、
前記補正された第1の色成分の信号と、前記第3のフィルタリングステップの出力信号と、前記補正された第3の色成分の信号と、前記第4のフィルタリングステップの出力信号の総和の略半分を求めることで、補正された第2の色成分の信号を生成する第3の信号生成ステップとを
具備したことを特徴とするノイズ低減方法。 - 第1の色成分を表す第1の色信号と第2の色成分を表す第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第1のフィルタリングステップと、
第3の色成分を表す第3の色信号と前記第2の色信号との差の信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第2のフィルタリングステップと、
前記第1のフィルタリングステップの出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第1の色成分の信号を生成する第1の信号生成ステップと、
前記第2のフィルタリングステップの出力信号に前記第2の色信号を加算することで、補正された第3の色成分の信号を生成する第2の信号生成ステップと、
前記第1のフィルタリングステップの出力信号を符号反転した信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第3のフィルタリングステップと、
前記第2のフィルタリングステップの出力信号を符号反転した信号において、信号の変化が急激である特異点を除去するフィルタリングを行う第4のフィルタリングステップと、
前記補正された第1の色成分の信号と、前記第3のフィルタリングステップの出力信号と、前記補正された第3の色成分の信号と、前記第4のフィルタリングステップの出力信号の総和の略半分を求めることで、補正された第2の色成分の信号を生成する第3の信号生成ステップとを
具備したことを特徴とするノイズ低減方法。
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