JP5225144B2 - 画像処理装置及び方法、並びに画像表示装置 - Google Patents
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Description
入力画像に含まれるノイズを除去したノイズ除去画像を出力するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去画像に強調処理を行った強調処理画像を出力する強調処理手段を含む画像処理装置において、
前記ノイズ除去手段は、前記入力画像に対し、ローパスフィルタ処理を行う低周波数成分通過手段を有し、
前記強調処理手段は、
前記ノイズ除去画像から特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の中間画像を生成する中間画像生成手段と、
前記第1の中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した非線形処理画像を生成する非線形処理手段を含む中間画像処理手段を有し、
前記非線形処理手段は、
前記第1の中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定するゼロクロス点判定手段と、
前記第1の中間画像の各画素に対する増幅率を、前記ゼロクロス点判定手段においてゼロクロス点と判定された位置の前後に位置する画素に対しては1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しては1とする信号増幅手段を有し、
前記非線形処理画像は、前記第1の中間画像の各画素値を前記増幅率で増幅した画像である
ことを特徴とする。
図1は本発明の実施の形態1の画像処理装置を示す。図示の画像処理装置は、例えば画像表示装置の一部として用いることができものあり、ノイズ除去手段U1、強調処理手段U2とを備え、原画DORGが入力され、画像DOUTを出力する。
ノイズ除去手段U1は内部に低周波数成分通過手段U1Aを含む。低周波数成分通過手段U1Aはローパスフィルタを備える。ノイズ除去手段U1は、原画DORGに対して、ローパスフィルタを用いてノイズを除去したノイズ除去画像DU1を出力する。
図2は強調処理手段U2の一例の内部構成をさらに詳しく示す図である。図2では強調処理手段U2に入力される画像が入力画像DINとして、強調処理手段U2から出力される画像が出力画像DOUTとして表されている。
図示の強調処理手段U2は、中間画像生成手段1、中間画像処理手段2、及び加算手段4を備える。
中間画像生成手段1は、入力画像DINから特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の中間画像D1を生成する。
中間画像処理手段2は、第1の中間画像D1に後述する処理を行った第2の中間画像D2を生成する。
加算手段4は、入力画像DINに、第1の中間画像D1及び第2の中間画像D2を加算する。
加算手段4にて入力画像DINと第1の中間画像D1、第2の中間画像D2を加算した結果が出力画像DOUTとして出力される。
中間画像生成手段1は、高周波数成分画像生成手段1Aにおいて、入力画像DINの第1の周波数(Fd)以上の高周波数成分のみを取り出した画像D1Aを生成する。高周波数成分の取り出しは、ハイパスフィルタ処理を行うことで可能である。高周波数成分の取り出しは画像の水平方向及び垂直方向それぞれについて行う。そのため、高周波数成分画像生成手段1Aは、入力画像DINに対し、水平方向のハイパスフィルタ処理を行って水平方向についてのみ第1の水平方向周波数以上の高周波数成分を取り出した画像D1Ahを生成する水平方向高周波数成分画像生成手段1Ahと、垂直方向のハイパスフィルタ処理を行って垂直方向についてのみ第1の垂直方向周波数以上の高周波数成分を取り出した画像D1Avを生成する垂直方向高周波数成分画像生成手段1Avとを有し、画像D1Aは画像D1Ahと画像D1Avとから成る。
まず、中間画像処理手段2は、非線形処理手段2Aにおいて、第1の中間画像D1に対して後述する非線形処理を行った画像D2Aを生成する。非線形処理は、水平方向及び垂直方向それぞれについて行う。即ち非線形処理手段2Aは、画像D1Bhに対して後述する非線形処理を行って画像D2Ahを生成する水平方向非線形処理手段2Ahと、画像D1Bvに対して後述する非線形処理を行って画像D2Avを生成する垂直方向非線形処理手段2Avとを備え、画像D2Aは画像D2Ahと画像D2Avから成る。
そして水平方向非線形処理手段24hからは画像24hとして非線形処理画像D312hが出力される。
以上が非線形処理手段2Aの動作である。
以上が強調処理手段U2の動作である。
まず、ノイズ除去手段U1の作用、効果について説明する。
図5(A)及び(B)はノイズ除去手段U1による処理の作用を周波数空間上で表したものであり、図5(A)は低周波数成分通過手段U1Aの周波数応答、図5(B)は原画DORG及びノイズ除去画像DU1の周波数スペクトルを表している。なお、図5(A)及び(B)において横軸は水平方向の空間周波数を表す周波数軸であり、縦軸は周波数スペクトルもしくは周波数応答の強度を表している。
以上がノイズ除去手段U1の作用、効果である。
図6(A)〜(E)は強調処理手段U2に入力画像DINとしてノイズ除去画像DU1が入力された場合の、入力画像DINから第1の中間画像D1を生成する際の作用、効果を模式的に表した図であり、図6(A)は入力画像DINの周波数スペクトルを、図6(B)は高周波数成分画像生成手段1の周波数応答を、図6(C)は低周波数成分画像生成手段2の周波数応答を、図6(D)は中間画像生成手段1の周波数応答を、図6(E)は第1の中間画像D1の周波数スペクトルを表す。なお、図6(A)〜(E)においても図5(A)及び(B)と同様の理由で周波数軸は1本しか用いていない。
図8(A)〜(E)はステップエッジをサンプリングした際に得られる信号、及び該信号にフィルタ処理を行なった場合に得られる信号を示す図である。
図8(A)はステップエッジとサンプリング間隔S1を表しており、図8(B)はステップエッジをサンプリング間隔S1でサンプリングした際に得られる信号を表しており、図8(C)は図8(B)に表された信号の高周波数成分を表している。図8(D)は図8(B)に示した信号にローパスフィルタ処理をかけた信号を表しており、図8(E)は図8(D)に表された信号の高周波数成分を表している。
先に述べたとおり第1の中間画像D1は、原画DORGの高周波数成分が、低周波数成分通過数成分通過手段U1Aで弱められ、さらに周波数の絶対値がFcの近傍の領域内にある成分を抽出したものであり、図6(E)に示すように周波数の絶対値がFcの近傍となる成分に対応している。図5(B)で説明したとおり、周波数の絶対値がFcの近傍となる帯域のスペクトル強度はノイズ除去手段U1での処理によって弱められているので、第1の中間画像D1を加算することで、ノイズ除去手段U1によって弱められたスペクトル強度を補うことができる。一方、第2の中間画像D2は画像D2Bと同じであり、周波数の絶対値がFcより大きくなるスペクトル成分に対応した高周波数成分である。したがって第2の中間画像D2を加算することで周波数の絶対値がFcより大きくなる帯域の高周波数成分を与えることができる。周波数の絶対値がFcより大きくなる帯域のスペクトル強度もノイズ除去手段U1での処理によって弱められているので、第2の中間画像D2を加算することで、ノイズ除去手段U1によって弱められたスペクトル強度を補うことができる。以上をまとめると、第1の中間画像D1と第2の中間画像D2を入力画像DINに加算することで、ノイズ除去手段U1によって弱められたあるいは失われた高周波数成分を加算することが可能となる。また、入力画像DINに高周波数成分が加算されることにより、画像の解像感を高められる。言い換えるとノイズ除去手段U1によって解像感の低下が引き起こされたとしても、強調処理手段U2によって、画像の解像感を高めることができる。
以上が強調処理手段U2の作用、効果である。
図11は本発明の実施の形態2による画像処理方法における処理の手順を示す図であり、本発明の実施の形態2による画像処理方法は、ノイズ除去ステップST01及び強調処理ステップST02を含む。
以上がノイズ除去ステップST01の動作であり、その動作はノイズ除去手段U1と同等である。
高周波数成分画像生成ステップST1Aでは、ノイズ除去画像DU1に対し、以下のような処理が行われる。まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップST1Ahでは、水平方向のハイパスフィルタ処理によって、ノイズ除去画像DU1から水平方向の高周波数成分を取り出した画像D1Ahを生成する。垂直方向高周波数成分画像ステップST1Avでは、垂直方向のハイパスフィルタ処理によって、ノイズ除去画像DU1から垂直方向の高周波数成分を取り出した画像D1Avを生成する。即ち、高周波数成分画像生成ステップST1Aは、ノイズ除去画像DU1から、画像D1Ah及び画像D1Avから成る画像D1Aを生成する。この動作は高周波数成分画像生成手段1Aと同等である。
まず、非線形処理ステップST2Aでは第1の中間画像D1に対し、以下のような処理を行う。
まず、水平方向非線形処理ステップST2Ahでは、図15に示すフロー図に従った処理で画像D1hから画像D2Ahを生成する。図15に示すフロー図での処理は以下の通りである。まず、ゼロクロス判定ステップST311hでは、画像D1hにおける画素値の変化を水平方向に沿って確認する。そして画素値が正の値から負の値へあるいは負の値から正の値へと変化する箇所をゼロクロス点として捉え、ゼロクロス点の左右に位置する画素を信号増幅ステップST312hに通知する。信号増幅ステップST312hでは画像D1hについて、ゼロクロス点の左右に位置すると通知された画素の画素値を増幅し、その画像を画像D2Ahとして出力する。即ち、非線形処理ステップST2Ahは、画像D1hに対し、水平方向非線形処理手段2Ahと同様の処理を行い、画像D2Ahを生成する。
まず、水平方向高周波数成分画像生成ステップST2Bhでは、画像D2Ahに対し水平方向のハイパスフィルタ処理を行った画像D2Bhを生成する。即ち、水平方向高周波数成分画像生成ステップST2Bhは、水平方向高周波数成分画像生成手段2Bhと同様の処理を行う。
以上が強調処理ステップST02の動作であり、その動作は強調処理手段2と同等である。
Claims (20)
- 入力画像に含まれるノイズを除去したノイズ除去画像を出力するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去画像に強調処理を行った強調処理画像を出力する強調処理手段を含む画像処理装置において、
前記ノイズ除去手段は、前記入力画像に対し、ローパスフィルタ処理を行う低周波数成分通過手段を有し、
前記強調処理手段は、
前記ノイズ除去画像から特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の中間画像を生成する中間画像生成手段と、
前記第1の中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した非線形処理画像を生成する非線形処理手段を含む中間画像処理手段を有し、
前記非線形処理手段は、
前記第1の中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定するゼロクロス点判定手段と、
前記第1の中間画像の各画素に対する増幅率を、前記ゼロクロス点判定手段においてゼロクロス点と判定された位置の前後に位置する画素に対しては1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しては1とする信号増幅手段を有し、
前記非線形処理画像は、前記第1の中間画像の各画素値を前記増幅率で増幅した画像である
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記中間画像処理手段は、
前記非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第2の中間画像を生成する第1の高周波数成分画像生成手段をさらに有し、
前記強調処理手段は、前記第1の中間画像と前記第2の中間画像を前記ノイズ除去画像に対し加算する加算手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記中間画像生成手段は、
前記ノイズ除去画像の高周波数成分のみを取り出した高周波数成分画像を生成する第2の高周波数成分画像生成手段と、
前記高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出す低周波数成分画像生成手段を有する
ことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。 - 中間画像生成手段が、前記ノイズ除去画像から画像の水平方向に関して特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の水平方向中間画像を生成する水平方向中間画像生成手段を含み、
前記第1の中間画像が前記第1の水平方向中間画像を含み、
前記非線形処理手段は、
前記第1の水平方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した水平方向非線形処理画像を生成する水平方向非線形処理手段を含み、
前記水平方向非線形処理手段は、
前記第1の水平方向中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス点判定手段と、
前記水平方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第1の水平方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する水平方向信号増幅手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記中間画像処理手段は、
前記水平方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第2の水平方向中間画像を生成する第1の水平方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記強調処理手段は、前記第1の中間画像と前記第2の水平方向中間画像を前記ノイズ除去画像に対し加算する加算手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。 - 前記水平方向中間画像生成手段は、
前記ノイズ除去画像の各画素の水平方向の近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した水平方向高周波数成分画像を生成する第2の水平方向高周波数成分画像生成手段と、
前記水平方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第1の水平方向中間画像を生成する水平方向低周波数成分画像生成手段を有し、
前記第1の中間画像は、前記第1の水平方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。 - 前記中間画像生成手段が、前記ノイズ除去画像から画像の垂直方向に関して特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の垂直方向中間画像を生成する垂直方向中間画像生成手段を含み、
前記第1の中間画像が前記第1の垂直方向中間画像を含み、
前記非線形処理手段は、
前記第1の垂直方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した垂直方向非線形処理画像を生成する垂直方向非線形処理手段を含み、
前記垂直方向非線形処理手段は、
前記第1の垂直方向中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス点判定手段と、
前記垂直方向ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて前記第1の垂直方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する垂直方向信号増幅手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記中間画像処理手段は、
前記垂直方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第2の垂直方向中間画像を生成する第1の垂直方向高周波数成分画像生成手段を有し、
前記強調処理手段は、前記第1の中間画像と前記第2の垂直方向中間画像を前記ノイズ除去画像に対し加算する加算手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項7記載の画像処理装置。 - 前記垂直方向中間画像生成手段は、
前記ノイズ除去画像の各画素の垂直方向の近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した垂直方向高周波数成分画像を生成する第2の垂直方向高周波数成分画像生成手段と、
前記垂直方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第1の垂直方向中間画像を生成する垂直方向低周波数成分画像生成手段を有し、
前記第1の中間画像は、前記第1の垂直方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の画像処理装置を備えた画像表示装置。
- 入力画像に含まれるノイズを除去したノイズ除去画像を出力するノイズ除去ステップと、
前記ノイズ除去画像に強調処理を行った強調処理画像を出力する強調処理ステップを含む画像処理方法において、
前記ノイズ除去ステップは、前記入力画像に対し、ローパスフィルタ処理を行う低周波数成分通過ステップを有し、
前記強調処理ステップは、
前記ノイズ除去画像から特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の中間画像を生成する中間画像生成ステップと、
前記第1の中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した非線形処理画像を生成する非線形処理ステップを含む中間画像処理ステップを有し、
前記非線形処理ステップは、
前記第1の中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定するゼロクロス点判定ステップと、
前記第1の中間画像の各画素に対する増幅率を、前記ゼロクロス点判定ステップにおいてゼロクロス点と判定された位置の前後に位置する画素に対しては1より大きな値とし、それ以外の画素の画素値に対しては1とする信号増幅ステップを有し、
前記非線形処理画像は、前記第1の中間画像の各画素値を前記増幅率で増幅した画像である
ことを特徴とする画像処理方法。 - 前記中間画像処理ステップは、
前記非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第2の中間画像を生成する第1の高周波数成分画像生成ステップをさらに有し、
前記強調処理ステップは、前記第1の中間画像と前記第2の中間画像を前記ノイズ除去画像に対し加算する加算ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項11記載の画像処理方法。 - 前記中間画像生成ステップは、
前記ノイズ除去画像の高周波数成分のみを取り出した高周波数成分画像を生成する第2の高周波数成分画像生成ステップと、
前記高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出す低周波数成分画像生成ステップを有する
ことを特徴とする請求項12記載の画像処理方法。 - 前記中間画像生成ステップが、前記ノイズ除去画像から画像の水平方向に関して特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の水平方向中間画像を生成する水平方向中間画像生成ステップを含み、
前記第1の中間画像が前記第1の水平方向中間画像を含み、
前記非線形処理ステップは、
前記第1の水平方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した水平方向非線形処理画像を生成する水平方向非線形処理ステップを含み、
前記水平方向非線形処理ステップは、
前記第1の水平方向中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する水平方向ゼロクロス点判定ステップと、
前記水平方向ゼロクロス点判定ステップの判定結果に応じて前記第1の水平方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する水平方向信号増幅ステップを有する
ことを特徴とする請求項11記載の画像処理方法。 - 前記中間画像処理ステップは、
前記水平方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第2の水平方向中間画像を生成する第1の水平方向高周波数成分画像生成ステップを有し、
前記強調処理ステップは、前記第1の中間画像と前記第2の水平方向中間画像を前記ノイズ除去画像に対し加算する加算ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項14記載の画像処理方法。 - 前記水平方向中間画像生成ステップは、
前記ノイズ除去画像の各画素の水平方向の近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した水平方向高周波数成分画像を生成する第2の水平方向高周波数成分画像生成ステップと、
前記水平方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第1の水平方向中間画像を生成する水平方向低周波数成分画像生成ステップを有し、
前記第1の中間画像は、前記第1の水平方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項15に記載の画像処理方法。 - 前記中間画像生成ステップが、前記ノイズ除去画像から画像の垂直方向に関して特定の周波数帯域の近傍の成分を取り出した第1の垂直方向中間画像を生成する垂直方向中間画像生成ステップを含み、
前記第1の中間画像が前記第1の垂直方向中間画像を含み、
前記非線形処理ステップは、
前記第1の垂直方向中間画像の各画素値を画素に応じて変化させた増幅率で増幅した垂直方向非線形処理画像を生成する垂直方向非線形処理ステップを含み、
前記垂直方向非線形処理ステップは、
前記第1の垂直方向中間画像の画素値が正から負へもしくは負から正へと変化する箇所をゼロクロス点として判定する垂直方向ゼロクロス点判定ステップと、
前記垂直方向ゼロクロス点判定ステップの判定結果に応じて前記第1の垂直方向中間画像の各画素に対する増幅率を決定する垂直方向信号増幅ステップを有する
ことを特徴とする請求項11記載の画像処理方法。 - 前記中間画像処理ステップは、
前記垂直方向非線形処理画像の高周波数成分のみを取り出した第2の垂直方向中間画像を生成する第1の垂直方向高周波数成分画像生成ステップを有し、
前記強調処理ステップは、前記第1の中間画像と前記第2の垂直方向中間画像を前記ノイズ除去画像に対し加算する加算ステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項17記載の画像処理方法。 - 前記垂直方向中間画像生成ステップは、
前記ノイズ除去画像の各画素の垂直方向の近傍に存在する画素を用いて高周波数成分を取り出した垂直方向高周波数成分画像を生成する第2の垂直方向高周波数成分画像生成ステップと、
前記垂直方向高周波数成分画像の低周波数成分のみを取り出した第1の垂直方向中間画像を生成する垂直方向低周波数成分画像生成ステップを有し、
前記第1の中間画像は、前記第1の垂直方向中間画像を含む
ことを特徴とする請求項18に記載の画像処理方法。 - 請求項11乃至19のいずれかに記載の画像処理方法で処理した画像を表示する画像表示装置。
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JP2010199695A (ja) | 2010-09-09 |
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