JP5399578B2 - 画像処理装置、動画像処理装置、映像処理装置、画像処理方法、映像処理方法、テレビジョン受像機、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

画像処理装置、動画像処理装置、映像処理装置、画像処理方法、映像処理方法、テレビジョン受像機、プログラム、及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、主に、動画像または静止画像の品質を改善する画像処理装置及び画像処理方法に関する。
映像の品質を改善するために、従来から様々な技術が開発されている。
特許文献1には、輝度変化が乏しい建物の壁面を背景に人物などが撮影された場合にも人物のコントラストを好適に強調させることを目的として開発された輝度変換装置が開示されている。特許文献1の輝度変換装置は、入力画像の輝度別の画素数を表す輝度ヒストグラムと、輝度別のエッジ数を表すエッジヒストグラムと、を算出し、2つのヒストグラムを用いて入力画像の輝度を変換するように構成されている。
また、圧縮符号化した映像を復号する過程で生じるノイズを低減するための技術も開発されている。
例えば、MPEGやJPEG等の圧縮符号化方式で高い圧縮率で圧縮された画像は、エッジの周辺にモスキートノイズが発生しているケースが多く、モスキートノイズの発生は、画像の品質が低下する一因となっているが、モスキートノイズは平滑化処理により低減することができる。
特許第4550016号公報(2007年12月27日公開)
平滑化処理はノイズの低減に有効であるものの、モスキートノイズが少ない画像(低い圧縮率で圧縮された画像やエッジの少ない画像)に対して強い平滑化処理を施した場合、画質に対する影響は、「ノイズの低減」という好ましい影響よりも「画像がぼけてしまう」という負の影響のほうが大きくなってしまう。
これに関し、従来の映像処理装置は、モスキートノイズが多い画像だけでなく少ない画像にも強い平滑化処理を施してしまい、映像品質をかえって低下させてしまうことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その主な目的は、画像に対して、その画像の特性に応じた効果的な平滑化処理を施すことができる画像処理装置を実現することにある。
本発明の一態様に係る画像処理装置は、上記課題を解決するために、画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関する度数分布データを第1の度数分布データとして生成する第1生成手段と、上記第1の度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1判定手段と、上記画像に平滑化処理を施す平滑化処理手段と、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記平滑化処理の平滑化強度を調整する調整手段と、を備え、上記平滑化処理手段は、上記調整手段による調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を上記画像に対して施すように構成されている、ことを特徴としている。
本発明の一態様に係る画像処理方法は、上記課題を解決するために、画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関する度数分布データを生成する生成工程と、上記度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1判定工程と、上記画像に平滑化処理を施す平滑化処理工程と、上記第1判定工程にて上記比が所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記平滑化処理の平滑化強度を調整する調整工程と、を含み、上記平滑化処理工程にて、上記調整工程での調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を上記画像に対して施すように構成されている、ことを特徴としている。
以上のように、本発明の一態様に係る画像処理装置は、画像に対して、その画像の特性に応じた効果的な平滑化処理を施すことができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る映像処理装置の要部構成を示すブロック図である。 図1の映像処理装置の動作を示すフローチャート図である。 図1の映像処理装置が生成するエッジヒストグラムを例示した図である。 図1の映像処理装置が生成する輝度ヒストグラムを例示した図である。 本発明の別の一実施形態に係る映像処理装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明のさらに別の一実施形態に係る映像処理装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明に関連する発明の一実施形態に係る映像処理装置の要部構成を示すブロック図である。 図7の映像処理装置における度数分布算出部および変化量算出部にて算出された度数分布の一例を示すヒストグラムである。 動きのある映像について、図7の映像処理装置における画素数算出部にて算出された各分類の画素数の一例を示すヒストグラムである。 図7の映像処理装置における記憶部に記憶される低減強度設定用テーブルの一例を表形式で示す図である。 図7の映像処理装置のノイズ低減処理に関する動作を示すフローチャート図である。 本発明に関連する発明の別の実施形態に係る映像処理装置の要部構成を示すブロック図である。 図12の映像処理装置における記憶部に記憶されるブロックノイズ検出用テーブルの一例を表形式で示す図である。 本発明に関連する発明の他の実施形態に係る映像処理装置の要部構成を示すブロック図である。 一般的な色度図における色域を示すグラフである。
<実施形態1>
本発明の一実施形態に係る映像処理装置は、入力された映像信号が表す映像(動画像)中のモスキートノイズを低減する機能(ノイズリダクション(NR)機能)を備えた装置である。本実施形態に係る映像処理装置は、具体的には、映像信号を復号して得られる各復号画像について、対象復号画像に高い強度のノイズ低減処理(具体的には、平滑化処理)を施すか低い強度のノイズ低減処理を施すかを対象復号画像のエッジヒストグラム(特許請求の範囲の「第1の度数分布データ」に対応)および輝度ヒストグラム(特許請求の範囲の「第2の度数分布データ」に対応)に基づいて決定するように構成されている。
以下、本実施形態に係る映像処理装置の詳細について図面を参照しながら説明する。
最初に、本実施形態に係る映像処理装置の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る映像処理装置100の要部構成を示すブロック図である。図1に示すように、映像処理装置100は、映像取得部110、復号処理部120、記憶部130、ヒストグラム処理部140およびノイズ低減処理部150を備えている。
(映像取得部110)
映像取得部110は、映像を信号化した映像信号を受け取る。映像信号の取得元は、例えば放送波、記憶媒体に格納された映像データなど、任意の形態の映像信号源が考えられる。
(復号処理部120)
復号処理部120は、映像取得部110から供給されている映像信号を復号する。
復号処理部120が復号する映像信号は、例えば、MPEG−1、MPEG−2、及び、H.264/MPEG−4.AVC等によって圧縮符号化されている。
復号処理部120は、映像信号から復号画像(特許請求の範囲の「画像フレーム」に対応)を順次生成する。復号処理部120は、例えば、画面内予測(イントラ予測)及び画面間予測(インター予測)の何れかを用いて予測画像を生成し、当該予測画像の各画素値に対して、映像信号から復号した各画素値を加算することによって、復号画像を生成する。
復号処理部120は、生成した復号画像をヒストグラム処理部140およびノイズ低減処理部150に供給する。
(記憶部130)
記憶部130は、対象復号画像に対して高い強度のノイズ低減処理を施すか低い強度のノイズ低減処理を施すかを決定するための各種閾値を記憶している。記憶部130は、例えばHDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置を用いて構成することができる。
(ヒストグラム処理部140)
ヒストグラム処理部140は、エッジヒストグラム生成部141、輝度ヒストグラム生成部142および特徴量算出部143を備えている。
エッジヒストグラム生成部141は、対象復号画像のエッジヒストグラムを生成する。具体的には、対象復号画像を構成する各画素について、対象画素と対象画素に隣接する画素との輝度差の大きさに関するエッジヒストグラムを生成する。
輝度ヒストグラム生成部142は、対象復号画像の輝度ヒストグラムを生成する。具体的には、対象復号画像を構成する各画素について、対象画素の輝度の大きさに関する輝度ヒストグラムを生成する。
特徴量算出部143は、エッジヒストグラム生成部141が生成したエッジヒストグラム、輝度ヒストグラム生成部142が生成した輝度ヒストグラム、および、記憶部130に記録されている閾値に基づいて、対象復号画像に関する特徴量(エッジヒストグラムの特徴量、および、輝度ヒストグラムの特徴量)を算出する。
また、特徴量算出部143は、対象復号画像に関する特徴量のひとつとして、対象復号画像の平均画像レベル(APL)を算出する。
(ノイズ低減処理部150)
ノイズ低減処理部150は、ヒストグラム処理部140から供給された3つの特徴量の各々について、対象となる特徴量が記憶部130に記録されている該特徴量に関する閾値
以上であるか否かを判定する。
ノイズ低減処理部150は、3つの特徴量に関する判定結果に基づいて、復号処理部120から供給された対象復号画像に対して高い強度のノイズ低減処理を施すか、あるいは、低い強度のノイズ低減処理を施すかを決定する。
ノイズ低減処理部150は、決定した強度のノイズ低減処理を施した対象復号画像を映像処理装置100の外部に出力する。
以上、本実施形態に係る映像処理装置100の構成を説明した。
次に、モスキートノイズにより品質が劣化し易い復号画像について説明する。
(モスキートノイズにより品質が劣化し易い復号画像について)
1.エッジ部分が多く含まれている復号画像は、モスキートノイズにより品質が劣化し易い。モスキートノイズはエッジの部分に生じやすいからである。例えば、桜の木全体や、紅葉で覆われた山全体、マラソン大会に参加している多くのランナー等を被写体とする復号画像にはエッジが多く含まれているが、このような復号画像にはモスキートノイズが生じやすい。さらに、映像信号の圧縮率が高い場合には、復号画像の品質がモスキートノイズにより大きく劣化している可能性がある。
これに関し、映像処理装置100は、対象復号画像から、対象復号画像のエッジヒストグラムに関する特徴量を算出し、特徴量が所定の閾値以上である対象復号画像を、「エッジ部分が多い復号画像」であると認識するように構成されている。
2.中階調画素および高階調画素が多く含まれている復号画像は、モスキートノイズにより品質が劣化し易い。モスキートノイズは、復号画像中の低階調部分に生じていてもそれほど目立たないが、中階調部分および高階調部分に生じている場合には目立つからである。
これに関し、映像処理装置100は、対象復号画像から、対象復号画像の輝度ヒストグラムに関する特徴量を算出し、特徴量が所定の閾値以上である対象復号画像を、「中階調画素および高階調画素が多く含まれている復号画像である」と認識するように構成されている。
3.全体的に明るい復号画像は、モスキートノイズにより品質が劣化し易い。全体的に明るい復号画像の場合、全体的に暗い復号画像よりもモスキートノイズが目立つからである。
これに関し、映像処理装置100は、対象復号画像から、対象復号画像の平均画像レベルを算出し、平均画像レベルが所定の閾値以上である対象復号画像を、「全体的に明るい復号画像である」と認識するように構成されている。
(映像処理装置100の動作)
次に、本実施形態に係る映像処理装置100のノイズ低減処理に関する動作について、図2〜図4を参照しながら説明する。
図2は、映像処理装置100のノイズ低減処理に関する動作を示すフローチャート図である。また、図3および図4は、それぞれ、映像処理装置100が、対象復号画像から生成するエッジヒストグラムおよび輝度ヒストグラムを例示した図である。
(ステップ1:エッジヒストグラムの生成)
エッジヒストグラム生成部141は、復号処理部120から供給された対象復号画像(映像取得部110が受信した映像信号から復号処理部120が生成した対象復号画像)から、図3に例示されるような9つの階級からなるエッジヒストグラムを生成する。すなわち、対象復号画像の各画素について、対象画素と対象画素に隣接する画素との輝度差を算出し、階級0〜階級8の各階級iについて、階級iに属する輝度差を算出した画素の個数を階級iの度数Niとするエッジヒストグラムを生成する。
なお、図3を見ればわかるように、エッジヒストグラム生成部141が生成するエッジヒストグラムは、隣接する画素との輝度差が0である画素の個数N0を階級0の度数とするヒストグラムであって、階級0の階級値(=0)<階級1の階級値<階級2の階級値<・・<階級8の階級値となるヒストグラムである。ただし、本発明では、生成するエッジヒストグラムの階級の個数および各階級の階級幅に特に制限はない。
(ステップ2:輝度ヒストグラムの生成)
輝度ヒストグラム生成部142は、対象復号画像から、図4に例示されるような輝度エッジヒストグラムを生成する。なお、本発明では、エッジヒストグラムと同様に、生成する輝度ヒストグラムの階級の個数および各階級の階級幅に特に制限はない。
(ステップ3:特徴量の算出)
特徴量算出部143は、エッジヒストグラムおよび輝度ヒストグラムから特徴量を算出する。
具体的には、特徴量算出部143は、エッジヒストグラムに関する所定の閾値(階級5の上限値であって階級6の下限値)を記憶部130から読み出す。そして、特徴量算出部143は、隣接する画素との輝度差が読み出した閾値より大きい画素の総数(階級5より高い階級6〜8の各階級の度数を加算した和)のエッジヒストグラムの総和(階級0〜8の各階級の度数を加算した和)に対する比を算出し、算出した比をエッジヒストグラムの特徴量としてノイズ低減処理部150に供給する。
また、特徴量算出部143は、輝度ヒストグラムに関する所定の閾値(低階調域に属する最上位の階級の上限値であって中階調域に属する最下位の階級の下限値)を記憶部130から読み出す。そして、特徴量算出部143は、読み出した閾値より大きい輝度を持つ画素の総数(中階調域または高階調域に属する各階級の度数を加算した和)の輝度ヒストグラムの総和に対する比を算出し、算出した比を輝度ヒストグラムの特徴量としてノイズ低減処理部150に供給する。
さらに、特徴量算出部143は、対象復号画像の平均画像レベルを特徴量としてノイズ低減処理部150に供給する。
(ステップ4:対象復号画像にモスキートノイズが多く含まれているか否かを判定)
対象復号画像が復号処理部120から供給され、3つの特徴量がヒストグラム処理部140から供給されると、ノイズ低減処理部150は、対象復号画像にモスキートノイズが多く含まれているか否かを判定する。
具体的には、ノイズ低減処理部150は、エッジヒストグラムの特徴量に関する閾値を記憶部130から読み出し、エッジヒストグラムの特徴量が閾値以上であるか否かを判定する。ノイズ低減処理部150は、エッジヒストグラムの特徴量が閾値以上であると判定した場合には変数Q1に10を代入し、エッジヒストグラムの特徴量が閾値未満であると判定した場合には変数Q1に0を代入する。
また、ノイズ低減処理部150は、輝度ヒストグラムの特徴量に関する閾値を記憶部130から読み出し、輝度ヒストグラムの特徴量が閾値以上であるか否かを判定する。ノイズ低減処理部150は、輝度ヒストグラムの特徴量が閾値以上であると判定した場合には変数Q2に10を代入し、輝度ヒストグラムの特徴量が閾値未満であると判定した場合には変数Q2に0を代入する。
さらに、ノイズ低減処理部150は、平均輝度レベルに関する閾値を記憶部130から読み出し、ヒストグラム処理部140から供給された平均輝度レベルを示す特徴量が閾値以上であるか否かを判定する。ノイズ低減処理部150は、平均輝度レベルを示す特徴量が閾値以上であると判定した場合には変数Q3に10を代入し、平均輝度レベルを示す特徴量が閾値未満であると判定した場合には変数Q3に0を代入する。
最後に、以下の数式1により得られるQの値が50以上であるか否かを判定し、Qの値が50以上であると判定した場合にはステップ5に進み、Qの値が50未満であると判定した場合にはステップ6に進む。
Q=Q1×5+Q2×3+Q3×2 ・・・(数式1)
なお、数式1における5、3、2の各値は重み値であるが、重み値としては任意の値を設定可能である。また、閾値である50という値も他の値に変更可能である。さらに、ノイズ低減処理部150が変数Q1〜変数Q3に代入する値は0または10でなくてもよい。すなわち、閾値以上であると判定した場合に変数Q1に代入する値q1が閾値未満であると判定した場合に代入する値q1’よりも大きいという関係を満たす限り、変数Q1には任意の値q1、q1’を代入できる。変数Q2およびQ3についても同様である。
(ステップ5:ノイズ低減処理の強度を設定)
ノイズ低減処理部150は、ノイズ低減処理の強度を高く設定し、ステップ7に進む。
(ステップ6:ノイズ低減処理の強度を設定)
ノイズ低減処理部150は、ノイズ低減処理の強度を低く設定し、ステップ7に進む。
(ステップ7:ノイズ低減処理)
ノイズ低減処理部150は、対象復号画像に対して直線のステップで設定した強度のノイズ低減処理を施し、モスキートノイズが少なくなった対象復号画像を映像処理装置100の外部に出力して処理を終了する。
なお、映像処理装置100は、映像信号から復号した各復号画像を対象として、以上の処理を施すことになる。
(映像処理装置100の利点)
以上のように、映像処理装置100では、エッジヒストグラム生成部141が、対象復号画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関するヒストグラムをエッジヒストグラムとして生成する。
また、ノイズ低減処理部150は、対象復号画像に対して平滑化処理を施すことを決定した場合に、対象復号画像に平滑化処理を施す。
具体的には、ノイズ低減処理部150は、エッジヒストグラム生成部141が生成したエッジヒストグラムに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した和の総和に対する比が所定の閾値以上であるか否かに基づいてノイズ低減処理の強度を調整し、調整後の強度の平滑化処理を対象復号画像に施す。
上記の構成により、映像処理装置100は、隣接する画素との輝度差が大きい画素(すなわち、エッジ部分)が多く含まれている対象復号画像の多くに高い強度の平滑化処理を施すことになる。これにより、映像処理装置100は、対象復号画像に含まれているモスキートノイズを低減することができる。
また、上記の構成により、映像処理装置100は、エッジ部分が多く含まれていない対象復号画像の多くには低い強度の平滑化処理を施すことになる。これにより、映像処理装置100は、従来の映像処理装置に比べて、対象復号画像の品質を劣化させてしまう(具体的には、モスキートノイズの低減効果よりも対象復号画像がぼやけてしまうという負の効果を目立たせてしまう)頻度を減らすことができる。
したがって、映像処理装置100は、画像に対して、その画像の特性に応じた効果的な平滑化処理を施すことができる。
なお、映像処理装置100は、エッジヒストグラム生成部141が生成したエッジヒストグラムに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した和の総和に対する比が所定の閾値未満である場合にも、対象復号画像に平滑化処理を施すことがある。
例えば、映像処理装置100は、輝度ヒストグラムの特徴量と平均輝度レベルを示す特徴量との両方が、それぞれの閾値以上である場合には、対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施す。すなわち、映像処理装置100は、対象復号画像が全体的にとても明るい画像である場合には、モスキートノイズの多さに関係なく、対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施すことになる。換言すれば、映像処理装置100は、対象復号画像にそれほど多くのモスキートノイズが含まれていない場合であっても、そのモスキートノイズが目立ちやすいために平滑化処理による負の効果よりもモスキートノイズの低減効果のほうが大きいときは、高い強度の平滑化処理を対象復号画像に施すことになる。
したがって、映像処理装置100は、それほど多くのモスキートノイズが含まれていないものの、そのモスキートノイズが目立ちやすい対象復号画像の品質を改善することができるという効果を奏する。
<実施形態2>
本発明の別の一実施形態に係る映像処理装置について以下に説明する。本実施形態に係る映像処理装置も、入力された映像信号が表す映像(動画像)中のモスキートノイズを低減する機能を備えた装置である。ただし、本実施形態に係る映像処理装置は、映像信号を復号して得られる各復号画像について、対象復号画像に高い強度のノイズ低減処理を施すか低い強度のノイズ低減処理を施すかを対象復号画像のエッジヒストグラムのみに基づいて決定するように構成されている点で、実施形態1に係る映像処理装置100と異なっている。
以下、本実施形態に係る映像処理装置の詳細について図面を参照しながら説明する。
最初に、本実施形態に係る映像処理装置の構成について、図5を参照しながら説明する。図5は、本実施形態に係る映像処理装置100’の要部構成を示すブロック図である。図5に示すように、映像処理装置100’は、映像取得部110、復号処理部120、記憶部130、ヒストグラム処理部140’およびノイズ低減処理部150’を備えている。
映像取得部110、復号処理部120および記憶部130については実施形態1で説明したのでここでは説明を省略し、ヒストグラム処理部140’およびノイズ低減処理部150’について以下に説明する。
(ヒストグラム処理部140’)
ヒストグラム処理部140’は、エッジヒストグラム生成部141および特徴量算出部143’を備えている。エッジヒストグラム生成部141については実施形態1で説明したのでここでは説明を省略し、特徴量算出部143’について説明する。
特徴量算出部143’は、エッジヒストグラム生成部141が生成したエッジヒストグラム、および、記憶部130に記録されている閾値に基づいて、対象復号画像に関する特徴量(エッジヒストグラムの特徴量)を算出する。
(ノイズ低減処理部150’)
ノイズ低減処理部150’は、ヒストグラム処理部140’から供給されたエッジヒストグラムの特徴量が、記憶部130に記録されている閾値以上であるか否かを判定する。
ノイズ低減処理部150’は、エッジヒストグラムの特徴量が閾値以上である場合に対象復号画像に対して高い強度のノイズ低減処理を施すことを決定し、エッジヒストグラムの特徴量が閾値以上である場合に対象復号画像に対して低い強度のノイズ低減処理を施すことを決定する。
ノイズ低減処理部150’は、ノイズ低減処理を施すことを決定した場合には、ノイズ低減処理を施した対象復号画像を映像処理装置100’の外部に出力する。また、ノイズ低減処理を施さないことを決定した場合には、復号処理部120から供給された対象復号画像をそのまま映像処理装置100’の外部に出力する。
(映像処理装置100’の利点)
以上のように、映像処理装置100’では、エッジヒストグラム生成部141が、対象復号画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関するヒストグラムをエッジヒストグラムとして生成する。
また、ノイズ低減処理部150’は、エッジヒストグラム生成部141が生成したエッジヒストグラムに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した和の総和に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定し、比が所定の閾値以上であると判定された対象復号画像には高い平滑化強度の平滑化処理を施し、比が所定の閾値未満であると判定された対象復号画像には低い平滑化強度の平滑化処理を施す。
上記の構成により、映像処理装置100’は、隣接する画素との輝度差が大きい画素(すなわち、エッジ部分)が多く含まれている全対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施すことになる。これにより、映像処理装置100’は、対象復号画像に含まれているモスキートノイズを低減することができる。
また、上記の構成により、映像処理装置100’は、エッジ部分が多く含まれていない対象復号画像には低い強度の平滑化処理しか施さないことになる。これにより、映像処理装置100は、従来の映像処理装置に比べて、対象復号画像の品質をかえって劣化させてしまう頻度を減らすことができる。
したがって、映像処理装置100’は、対象復号画像に対して、その画像の特性に応じた効果的な平滑化処理を施すことができるという効果を奏する。
さらに、映像処理装置100’には、実施形態1に係る映像処理装置100よりも単純な処理で上記の効果を得ることができるという利点がある。
<実施形態3>
本発明のさらに別の一実施形態に係る映像処理装置について以下に説明する。本実施形態に係る映像処理装置も、入力された映像信号が表す映像(動画像)中のモスキートノイズを低減する機能を備えた装置である。ただし、本実施形態に係る映像処理装置は、復号画像に対して施すノイズ低減処理の強度をヒストグラム以外の要素に基づいて調整する点が実施形態1および実施形態2の映像処理装置と異なっている。
以下、本実施形態に係る映像処理装置の詳細について図面を参照しながら説明する。
最初に、本実施形態に係る映像処理装置の構成について、図6を参照しながら説明する。図6は、本実施形態に係る映像処理装置100”の要部構成を示すブロック図である。図6に示すように、映像処理装置100”は、映像取得部110、復号処理部120、記憶部130、ヒストグラム処理部140、ノイズ低減処理部150”および表示部160を備えている。
映像取得部110、復号処理部120、記憶部130、ヒストグラム処理部140については実施形態1で説明したのでここでは説明を省略し、ノイズ低減処理部150”および表示部160について以下に説明する。
(表示部160)
表示部160は、画像が表示されるディスプレイである。
(ノイズ低減処理部150”)
ノイズ低減処理部150”は、ノイズ低減処理部150と同様に方法により(すなわち、3つの特徴量に関する判定結果に基づいて)、復号処理部120から供給された対象復号画像データに対して施すノイズ低減処理の強度を示す暫定値を求める。
また、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像データのメタデータを参照することで、対象復号画像データの解像度(すなわち、縦および横の画素数)を特定する。
ノイズ低減処理部150”(サブ調整手段)は、対象復号画像データの解像度が所定の解像度(例えば、HD解像度)以上である場合には、暫定値が示す強度よりも低い強度のノイズ低減処理を対象復号画像データに対して施す。一方、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像データの解像度が所定の解像度未満である場合(例えば、対象復号画像データがSD画像の画像データである場合)には暫定値が示す強度よりも高い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施す。
ノイズ低減処理部150”は、ノイズ低減処理を施した対象復号画像データが表す対象復号画像を表示部160に表示する。
なお、映像処理装置100”をフルHDテレビとして実施する場合には上記所定の解像度をフルHD解像度とすることが望ましいが、映像処理装置100”を4K2Kテレビとして実施する場合には上記所定の解像度を4K2K解像度とすることが望ましい。換言すれば、映像処理装置100”は、表示部160の画面解像度未満の解像度の復号画像データに対しては、表示部160の画面解像度以上の解像度の復号画像データに対してよりも高い強度のノイズ低減処理を施すことが望ましい。
また、映像処理装置100”は、復号画像がアップスケーリングされた画像であるか否かを判定するように構成されていてもよい。このように構成された映像処理装置100”は、復号画像データの解像度が所定の解像度以上である場合であっても、復号画像データがアップスケーリングにより得られた画像データであると判定したときには、暫定値が示す強度よりも高い強度のノイズ低減処理を復号画像データに施すことが望ましい。これは、アップスケーリングされた画像はノイズが目立ち易いからである。
(映像処理装置100”の利点)
以上のように、映像処理装置100”は、高い強度のノイズ低減処理を施すとディテールが失われ易い高解像度画像に対しては低い強度のノイズ低減処理を施す。また、映像処理装置100”は、アップスケーリングした場合にモスキートノイズが大きく目立つことになる低解像度画像に対しては高い強度のノイズ低減処理を施す。
したがって、映像処理装置100”は、モスキートノイズの低減とディテールの確保とをバランス良く実現することで、品質の高い画像を出力できる。
(実施形態3の付記事項1)
例えば映像処理装置100”をデジタルテレビとして実施する場合には、ノイズ低減処理部150”を以下のように構成することができる。
すなわち、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像のメタデータを参照することで、対象復号画像の解像度を特定するのに代えて動画像コンテンツのジャンルを特定してもよい。
そして、ノイズ低減処理部150”は、特定したジャンルに基づいて、動画像コンテンツを構成する各復号画像(画像フレーム)に対して施すノイズ低減処理の強度を調整してもよい。
具体的には、動画像コンテンツのジャンルが映画である場合、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像に対して施すノイズ低減処理の強度を微弱にするか、あるいは、対象復号画像に対してノイズ低減処理を施さないようにしてもよい。これは、圧縮フォーマットの違いから、パッケージメディアに格納する映画の映像は、一般的な番組映像に比べてノイズが目立たないからである。
また、動画像コンテンツのジャンルがスポーツである場合には、ノイズ低減処理部150”(サブ調整手段)は、スポーツの種類に応じて対象復号画像に対して施すノイズ低減処理の強度を調整してもよい。例えば、動画像コンテンツが、マラソン、競歩などといった、選手がよく動く特定競技に関する動画像コンテンツである場合には、対象復号画像から求めた暫定値が示す強度よりも高い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施してもよい。そして、動画像コンテンツが上記特定競技以外の競技(例えば、相撲)に関する動画像コンテンツである場合には、暫定値が示す強度よりも低い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施してもよい。
なお、映像処理装置100”は、ユーザが操作部(図示せず)を通じて任意の競技を上記特定の競技に該当する競技として登録できるように構成されていてもよい。また、映像処理装置100”は、動画像コンテンツのジャンルがスポーツである場合、動画像コンテンツのタイトル名に基づいて、その動画像コンテンツが特定競技に関する動画像コンテンツであるか否かを判定するように構成されていてもよい。
また、動画像コンテンツのジャンルがバラエティである場合には、ノイズ低減処理部150”は、暫定値が示す強度よりも高い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施してもよい。バラエティ番組の映像は、テロップが多く含まれるためにノイズが目立ち易いからである。
さらに、動画像コンテンツのジャンルがドキュメントである場合にも、ノイズ低減処理部150”は、暫定値が示す強度よりも高い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施してもよい。ドキュメント番組は、屋外ロケにより製作されることも多く、番組中に平均明度の高いシーンが多くなる傾向があることから、映像中のノイズが目立ち易いからである。
なお、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像のメタデータを参照することで、対象復号画像の解像度を特定するとともに、動画像コンテンツのジャンルを特定してもよい。この場合、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像の解像度と動画像コンテンツのジャンルとの両方に基づいて、復号画像に対して施すノイズ低減処理の強度を決定してもよい。
(実施形態3の付記事項2)
例えば映像処理装置100”をデジタルテレビとして実施する場合には、ノイズ低減処理部150”を以下のように構成することができる。
すなわち、ノイズ低減処理部150”は、映像処理装置100”の現在の画質モード(AVモード)に基づいて、対象復号画像に対して施すノイズ低減処理の強度を調整してもよい。
具体的には、AVモードが映画モードである場合、ノイズ低減処理部150”は、対象復号画像に対して施すノイズ低減処理の強度を微弱にするか、あるいは、対象復号画像に対してノイズ低減処理を施さないようにしてもよい。映画モードはコントラスト感よりも階調感を引き立たせるモードであるため、ノイズ低減処理を施さないほうが適切な画像が得られるからである。
また、AVモードが標準モードである場合、ノイズ低減処理部150”(サブ調整手段)は、暫定値が示す強度よりも少し高い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施すようにしてもよい。AVモードを標準モードにして閲覧する映像はオンエアー放送の映像であるケースが多いと考えられ、オンエアー放送では、ノイズの原因になり易いテロップが多く使用されるからである。
さらに、AVモードがダイナミックモードである場合、ノイズ低減処理部150”は、暫定値が示す強度よりも非常に高い強度のノイズ低減処理を対象復号画像に対して施すようにしてもよい。ダイナミックモードは、映像を明るく、色鮮やかに、且つ、くっきりさせるための画像処理を行うモードであり、このような画像処理で目立ち易くなるノイズを低減させるために、非常に高い強度のノイズ低減処理を施すのが好ましいからである。
(実施形態3の付記事項3)
映像処理装置100”には、記憶部130およびヒストグラム処理部140が設けられていなくてもよい。この場合、ノイズ低減処理部150”は、動画像コンテンツの解像度、動画像コンテンツのジャンル、および、映像処理装置100”の現在の画質モードという3種類の要素のうちの1種類以上の要素のみに基づいて、復号画像に施すノイズ低減処理の強度を決定してもよい。
例えば、映像処理装置100”は、動画像コンテンツの解像度のみに基づいて、復号画像に施すノイズ低減処理の強度を決定してもよい。すなわち、復号画像の輝度ヒストグラムおよびエッジヒストグラムに関係なく、復号画像データの解像度が所定の解像度より低い場合には、復号画像データの解像度が所定の解像度以上である場合よりも高い強度のノイズ低減処理を施してもよい。
また、例えば、映像処理装置100”は、動画像コンテンツのジャンルのみに基づいて、復号画像に施すノイズ低減処理の強度を決定してもよい。すなわち、復号画像の輝度ヒストグラムおよびエッジヒストグラムに関係なく、以下の(1)〜(3)に示すようにノイズ低減処理の強度を決定してもよい。
(1)ジャンルが映画である場合にはノイズ低減処理の強度を非常に低くする。
(2)ジャンルがスポーツである場合には、動画像コンテンツが特定競技に関するものであるときはノイズ低減処理の強度を高くし、動画像コンテンツがその他の競技に関するものであるときはノイズ低減処理の強度を低くする。
(3)ジャンルがバラエティまたはドキュメントである場合には、ノイズ低減処理の強度を高くする。
また、例えば、映像処理装置100”は、映像処理装置100”の現在の画質モード(AVモード)のみに基づいて、復号画像に施すノイズ低減処理の強度を決定してもよい。すなわち、復号画像の輝度ヒストグラムおよびエッジヒストグラムに関係なく、以下の(4)〜(6)に示すようにノイズ低減処理の強度を決定してもよい。
(4)AVモードが映画モードである場合には、ノイズ低減処理の強度を非常に低くする。
(5)AVモードが標準モードである場合には、ノイズ低減処理の強度をある程度高めにする。
(6)AVモードがダイナミックモードである場合には、ノイズ低減処理の強度を非常に高くする。
(その他の付記事項)
(付記事項1)
本発明は、上述した映像処理装置100、100’、100”に限られない。例えば、本発明は、映像取得部110、復号処理部120、記憶部130、ヒストグラム処理部140(140’)、ノイズ低減処理部150(150’)および表示部(図示せず)を備え、復号処理部120によって放送信号として伝送されるTS(Transport Stream)を復号し、復号して得られた映像を表示部に表示するテレビジョン受像機として実現できる。
(付記事項2)
本発明は、上述した映像処理装置100、100’のような映像(動画像)を処理する装置としてだけでなく、静止画像を処理する装置としても実現できる。
(付記事項3)
実施形態1では、ノイズ低減処理部150が、エッジヒストグラムの特徴量、輝度ヒストグラムの特徴量、および、平均画像レベルを示す特徴量を算出し、3つの特徴量に基づいて対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施すか低い強度の平滑化処理を施すかを決定した。また、実施形態2では、ノイズ低減処理部150’が、エッジヒストグラムの特徴量のみに基づいて対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施すか低い強度の平滑化処理を施すかを決定した。
本発明はこれらの構成に限定されない。ヒストグラム処理部は、エッジヒストグラムの特徴量および輝度ヒストグラムの特徴量という2つの特徴量を算出し、ノイズ低減処理部は、これら2つの特徴量に基づいて対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施すか低い強度の平滑化処理を施すかを決定してもよい。
また、ヒストグラム処理部は、エッジヒストグラムの特徴量および平均画像レベルを示す特徴量という2つの特徴量を算出し、ノイズ低減処理部は、これら2つの特徴量に基づいて対象復号画像に高い強度の平滑化処理を施すか低い強度の平滑化処理を施すかを決定してもよい。
(付記事項4)
上述したノイズ低減処理は、
・3Dノイズ低減処理
・2Dノイズ低減処理
に大別することができる。
ここで、3Dノイズ低減処理は、対象フレームと、1または複数の他のフレームとを参照して行われるものである。
3Dノイズ低減処理は、具体的には、対象フレームにおける対象領域と、対象フレームを起点として時間的に前後に位置する1または複数の参照フレームにおける対象領域との平均を画素毎にとることによって、ノイズ低減後の画像を生成する処理のことである。
ここで、上述したノイズ低減処理部は、より強い3Dノイズ低減処理を適用する場合には、参照フレームの枚数を多くし、より弱い3Dノイズ低減処理を適用する場合には、参照フレームの枚数を少なくする。
なお、3Dノイズ低減処理における上記の平均処理は、ノイズ低減後の画像がより高画質となるように設定された重み係数を用いるものでもよい。
一方で、2Dノイズ低減処理は、対象フレームにおける対象画素と、当該対象フレームにおいて、当該対象画素の周辺に設定された参照領域に含まれる参照画素とを参照して行われるものである。
2Dノイズ低減処理は、具体的には、対象フレームにおける対象画素の画素値と、当該対象フレームにおいて、当該対象画素の周辺に設定された参照領域に含まれる参照画素の画素値とを平均することによって、ノイズ低減後の画像を生成する処理のことである。
ここで、上述したノイズ低減処理部は、より強い2Dノイズ低減処理を適用する場合には、参照領域を大きく設定し、より弱い2Dノイズ低減処理を適用する場合には、参照領域を小さく設定する。
なお、2Dノイズ低減処理における上記の平均処理は、ノイズ低減後の画像がより高画質となるように設定された重み係数を用いるものでもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る画像処理装置(映像処理装置100’)は、上記課題を解決するために、画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関する度数分布データを第1の度数分布データ(エッジヒストグラム)として生成する第1生成手段(エッジヒストグラム生成部141)と、上記第1の度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1判定手段(ノイズ低減処理部150’)と、上記画像に平滑化処理を施す平滑化処理手段(ノイズ低減処理部150’)と、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記平滑化処理の平滑化強度を調整する調整手段(ノイズ低減処理部150’)と、を備え、上記平滑化処理手段は、上記調整手段による調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を上記画像に対して施すように構成されている、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理装置は、隣接する画素との輝度差が大きい画素(すなわち、エッジ部分)が多く含まれている画像(第1判定手段により比が所定の閾値以上であると判定される画像)には、通常、高い強度の平滑化処理を施し、隣接する画素との輝度差が大きい画素(エッジ部分)があまり含まれていない画像(第1判定手段により比が所定の閾値未満であると判定される画像)には、通常、低い強度の平滑化処理を施す。
したがって、本発明に係る画像処理装置は、高い強度の平滑化処理によって、エッジ部分が多く含まれている画像中のモスキートノイズを低減することができる。また、本発明に係る画像処理装置は、エッジ部分があまり含まれていないためにモスキートノイズがそれほど含まれていない画像には低い強度の平滑化処理しか施さないので、平滑化処理により画像がぼやけて品質が劣化してしまうことを抑制できる。
したがって、本発明に係る画像処理装置は、画像に対して、その画像の特性に応じた効果的な平滑化処理を施すことができる。
本発明の態様10に係る画像処理方法は、上記課題を解決するために、画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関する度数分布データを生成する生成工程と、上記度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1判定工程と、上記画像に平滑化処理を施す平滑化処理工程と、上記第1判定工程にて上記比が所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記平滑化処理の平滑化強度を調整する調整工程と、を含み、上記平滑化処理工程にて、上記調整工程での調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を上記画像に対して施すように構成されている、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理方法は、本発明に係る画像処理装置と同様の作用効果を奏する。
本発明の態様2に係る画像処理装置(映像処理装置100)は、態様1において、画像を構成する各画素の輝度の大きさに関する度数分布データを第2の度数分布データ(輝度ヒストグラム)として生成する第2生成手段(輝度ヒストグラム生成部142)と、上記第2の度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第2判定手段(ノイズ低減処理部150)と、を更に備え、上記調整手段(ノイズ低減処理部150)は、上記第2判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記平滑化強度を調整するように構成されている、ことが望ましい。
ここで、高輝度画素を多く含む画像には、それほど多くのモスキートノイズが含まれていなくとも、そのモスキートノイズが目立ちやすいという特徴がある。
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理装置は、モスキートノイズが目立ちやすい、高輝度画素を多く含む画像(第2判定手段により比が所定の閾値以上であると判定される画像)の品質を改善することができるという更なる効果を奏する。
本発明の態様3に係る画像処理装置は、上記態様1または2において、上記画像の平均画像レベルを算出する算出手段(特徴量算出部143)と、上記平均画像レベルが所定の閾値以上であるか否かを判定する第3判定手段(ノイズ低減処理部150、150’)と、を更に備え、上記調整手段は、上記第3判定手段により上記平均画像レベルが所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記平滑化強度を調整するように構成されている、ことが望ましい。
平均画像レベルが高い画像には、それほど多くのモスキートノイズが含まれていなくとも、そのモスキートノイズが目立ちやすいという特徴がある。
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理装置は、モスキートノイズが目立ちやすい、平均画像レベルが高い画像(第3判定手段により平均画像レベルが所定の閾値以上であると判定される画像)の品質を改善することができるという更なる効果を奏する。
本発明の態様4に係る画像処理装置は、上記態様1において、上記調整手段が、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定された場合には、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値未満であると判定された場合よりも上記平滑化強度を高く調整するように構成されている、ことが望ましい。
本発明の態様5に係る画像処理装置(映像処理装置100”)は、上記態様1から態様4のいずれか一態様において、上記調整手段(ノイズ低減処理部150”)が、上記画像が表示される表示部の画面解像度よりも上記画像を表す画像データの解像度が小さい場合に上記平滑化強度を高く調整するサブ調整手段であって、上記画像データの解像度が上記表示部の画面解像度以上である場合に上記平滑化強度を低く調整するサブ調整手段を含んでいる、ことが望ましい。
上記の構成によれば、上記画像処理装置は、強い平滑化処理を施すとモスキートノイズの低減効果よりもディテールが失われるという負の効果が目立ってしまう高解像度(すなわち、画面解像度以上の解像度)の画像データが表す画像に対しては、弱い平滑化処理を施す。また、上記画像処理装置は、強い平滑化処理を施してもディテールが失われるという負の効果よりもモスキートノイズの低減効果による画質向上が目立つ低解像度(すなわち、画面解像度未満の解像度)の画像データが表す画像に対しては、強い平滑化処理を施す。
したがって、上記画像処理装置は、画像に対して、その画像の特性に応じたより効果的な平滑化処理を施すことができる。
本発明の態様6に係る画像処理装置(映像処理装置100”)は、上記態様1から態様4のいずれか一態様において、自装置に設定されている画質モードを特定する画質モード特定手段(ノイズ低減処理部150”)をさらに備え、上記調整手段は、上記画像に対して施す上記平滑化処理の平滑化強度を上記画質モードに応じて調整するサブ調整手段(ノイズ低減処理部150”)を含んでいる、ことが望ましい。
また、本発明は、上記画像処理装置(上記態様1から上記態様6のいずれか一態様の画像処理装置)の各手段を備える動画像処理装置(映像処理装置100)であって、動画像を構成する各画像フレームについて、上記第1生成手段が該画像フレームから上記第1の度数分布データを生成し、上記第1判定手段が該度数分布データに関して上記比が所定の閾値以上であるか否かを判定し、該比が所定の閾値以上であると判定されたか否かに基づいて上記調整手段が上記平滑化処理の平滑化強度を調整し、上記平滑化処理手段が、上記調整手段による調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を該画像フレームに対して施す、ことを特徴とする動画像処理装置(本発明の態様7の動画処理装置)としても実現できる。
また、本発明の態様8に係る動画像処理装置(映像処理装置100”)は、上記態様7において、上記動画像のコンテンツが属するジャンルを特定するジャンル特定手段(ノイズ低減処理部150”)をさらに備え、上記調整手段は、上記画像フレームに対して施す上記平滑化処理の平滑化強度を上記ジャンルに応じて調整するサブ調整手段(ノイズ低減処理部150”)を含んでいる、ことが望ましい。
なお、本発明の態様9に係る動画像処理装置は、上記動画像処理装置(上記態様7または態様8の動画像処理装置)の各手段を備えていることを特徴とするテレビジョン受像機としても実現できる。
また、上記画像処理装置(上記態様1から上記態様6のいずれか一態様の画像処理装置、または、上記態様7もしくは上記態様8の動画像処理装置)が備えている各手段としてコンピュータを動作させるためのプログラム、及び、そのようなプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本発明の範疇に含まれる。
〔本発明に関連する発明についての説明〕
以下、本発明に関連する発明(本説明においては、当該発明を「本発明」と称する)について説明する。
〔発明の名称〕映像処理装置、映像処理方法、テレビジョン受像機、プログラム、及び記録媒体
〔技術分野〕
本発明は、主に、映像の品質を改善する画像処理装置及び画像処理方法に関する。
〔背景技術〕
映像の品質を改善するために、従来から様々な技術が開発されている。
例えば、特許文献Aには、映像の特徴に応じて、グレースケールのコントラストに加え、色彩のコントラストや、動きのコントラストを向上し、画質を改善することを目的とする表示装置が開示されている。特許文献1の表示装置は、まず、輝度、色、エッジ、動きのヒストグラムから、映像の特徴を抽出し、ヒストグラムパターンとそれに効果的なフィルタパラメータとのデータベースから、適切なフィルタとフィルタパラメータとを決定する。次に、該決定に基づき、差分強調フィルタ、コントラスト補正フィルタ、輝度増幅フィルタ、色差変換フィルタを選択し、フィルタパラメータを設定し、該フィルタパラメータに基づいてデータ処理し、例えば液晶パネルへ映像データを出力する。
また、圧縮符号化した映像を復号する過程で生じるノイズを低減するための技術も開発されている。
例えば、近時では、映像データは、MPEG(Moving Picture Experts Group)−2方式、MPEG−4方式などで圧縮符号化されて、送信、放送、および蓄積が行われている。これらの方式では、画像がブロック化され、個々のブロックごとに2次元DCT(離散コサイン変換)が施され、変換後の値(変換係数)が量子化され、量子化後の変換係数ごとに符号化が行われている。
このため、変換係数の量子化が粗くなると、復号時に、隣接するブロックどうしが異なったレベルとなり、このレベルの差により、隣接するブロックの境界部分で輝度値などの連続性が失われ、その結果、ブロック状の符号化ノイズが表示されることになる。この符号化ノイズはブロックノイズと呼ばれている。
また、画像内にエッジなどの急激な輝度変化が存在すると、多数の高周波数成分が発生する。このとき、量子化が粗いために高周波域の変換係数が0とみなされてしまうと、復号時に、変換係数のうち高周波域の成分が不足し、その結果、波状の符号化ノイズが表示されることになる。この符号化ノイズは、蚊が飛んでいるように見えることから、モスキートノイズと呼ばれている。
上記ブロックノイズおよび上記モスキートノイズは、映像の圧縮率および内容によって出現する。例えば、多数の葉が揺れ動いている映像、海の波の映像など、動きのある映像は、圧縮率が高くなるため、表示される映像にブロックノイズが散見されることになり、当該映像の表示品位が低下する結果となる。
〔先行技術文献〕
〔特許文献〕
〔特許文献A〕特開2004−198479号公報(2004年07月15日公開)
〔発明の概要〕
〔発明が解決しようとする課題〕
ブロックノイズについては、隣接するブロックの境界部分をぼかす平滑化(平均化)を行うことにより、低減することができる。しかしながら、ブロックノイズを低減するために平滑化の度合いを強くすると、ブロックノイズが目立つ映像では、表示品位の低下をさらに抑えることができるが、動きが少なくブロックノイズが目立たない映像では、ぼけた映像となり、表示品位が低下することになる。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブロックノイズが目立つ映像であるかを適切に判定できる映像処理装置などを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
ブロックノイズは、マラソンの映像、競馬の映像、スタジオで撮影された映像など、映像内にて被写体が動き、かつその動く部分が多い映像において目立つ傾向にある。
そこで、本発明の一態様に係る映像処理装置は、映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する映像処理装置であって、上記課題を解決するために、上記映像における輝度の度数分布を算出する度数分布算出手段と、該度数分布算出手段が算出した輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する変化量算出手段と、上記映像におけるフレーム間の輝度の差分を画素ごとに算出する差分算出手段と、該差分算出手段が算出したフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数を算出する画素数算出手段と、上記変化量算出手段が算出した変化量が所定値以下であり、かつ、上記画素数算出手段が算出した画素数が所定値以上である上記映像に対しブロックノイズの低減を行うノイズ低減手段とを備えることを特徴としている。
また、本発明の他の態様に係る映像処理方法は、映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する映像処理方法であって、上記課題を解決するために、上記映像における輝度の度数分布を算出する度数分布算出工程と、該度数分布算出工程にて算出された輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する変化量算出工程と、上記映像におけるフレーム間の輝度の差分を画素ごとに算出する差分算出工程と、該差分算出工程にて算出されたフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数を算出する画素数算出工程と、上記変化量算出工程にて算出された変化量が所定値以下であり、かつ、上記画素数算出工程にて算出された画素数が所定値以上である上記映像に対しブロックノイズの低減を行うノイズ低減工程とを含むことを特徴としている。
〔発明の効果〕
本発明の一態様および他の態様によれば、映像における輝度の度数分布に関するフレーム間の変化量が所定値以下であり、かつ、当該映像におけるフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数が所定値以上である場合の映像は、当該映像内にて被写体が動き、かつその動く部分が多い映像であり、ブロックノイズの目立つ映像であるとして、当該映像に対しブロックノイズの低減が行われるので、ブロックノイズの目立つ映像であるかを適切に判断できるという効果を奏する。
〔発明を実施するための形態〕
<実施形態4>
本発明の一実施形態に係る映像処理装置は、入力された映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する機能(ノイズリダクション(NR)機能)を備えた装置である。本実施形態に係る映像処理装置は、具体的には、映像信号を復号して得られる各復号画像について、該復号画像はブロックノイズの目立つ画像であるかを、当該復号画像の輝度から評価し、評価結果に基づいてブロックノイズを低減するように構成されている。
以下、本実施形態に係る映像処理装置の詳細について図面を参照しながら説明する。
最初に、本実施形態に係る映像処理装置の構成について、図7を参照しながら説明する。図7は、本実施形態に係る映像処理装置200の要部構成を示すブロック図である。図7に示すように、映像処理装置200は、映像取得部210、復号処理部220、ブロックノイズ評価部230、記憶部240、低減強度設定部(強度設定手段)250、およびノイズ低減処理部(ノイズ低減手段)260を備えている。
(映像取得部210)
映像取得部210は、映像を信号化した映像信号を受け取る。映像取得部210は、受け取った映像信号を復号処理部220に供給する。なお、映像信号の取得元は、例えば放送波、記憶媒体に格納された映像データなど、任意の形態の映像信号源が考えられる。
(復号処理部220)
復号処理部220は、映像取得部210からの映像信号を復号する。復号処理部220が復号する映像信号は、例えば、MPEG−1、MPEG−2、及び、H.264/MPEG−4.AVC(Advanced Video Coding)等によって圧縮符号化されている。
復号処理部220は、映像信号から復号画像を順次生成する。復号処理部220は、生成した復号画像をノイズ低減処理部260に供給すると共に、生成した復号画像の輝度データをブロックノイズ評価部230に供給する。なお、復号処理部220は、上記輝度データと共に、或いは上記輝度データの代わりに、上記復号画像のR(赤)G(緑)B(青)データをブロックノイズ評価部230に供給してもよい。
具体的には、復号処理部220は、画面内予測(イントラ予測)及び画面間予測(インター予測)の何れかを用いて予測画像を生成し、当該予測画像の各画素値に対して、映像信号から復号した各画素値を加算することによって、上記復号画像を生成する。
復号処理部220は、予測画像をインター予測によって生成する場合、すでに復号化され、図示しないフレームメモリに格納されている1または複数の復号化済み画像を参照し、当該復号化済み画像を構成する各ブロックに対して、動きベクトルを用いた動き補償を行うことによって予測画像を生成する。ここで、各動きベクトルを表す動きベクトル情報は、映像信号から復号される。
また、映像信号には、通常、各ブロックに含まれる画素の画素値を、ブロック毎に周波数変換(例えば、DCT変換)した後に、量子化パラメータに応じた量子化処理を施して得られる量子化変換係数(単に変換係数とも呼ぶ)が含まれている。例えば、映像信号が8×8画素のブロック毎に符号化されたものである場合、映像信号には8×8成分の量子化変換係数が各ブロックについて含まれている。
このような映像信号を復号する場合、復号処理部220は、各変換係数を量子化パラメータを参照して逆量子化した後、逆周波数変換を施すことによって、各画素値を復号する。
また、映像信号に含まれる各フレーム(ピクチャ)は、以下のように大別される。
・Iピクチャ:他のピクチャを参照することなく復号化することが可能なピクチャ。Iピクチャは、例えば、上述したイントラ予測を用いて符号化された画像である。
・Pピクチャ:他の1枚のピクチャを参照することによって復号化可能なピクチャ。Pピクチャは、例えば、上述したインター予測を用いて符号化された画像である。
・Bピクチャ:他の2枚のピクチャを参照することによって復号化可能なピクチャ。Bピクチャは、例えば、上述したインター予測を用いて符号化された画像である。
(ブロックノイズ評価部230)
ブロックノイズ評価部230は、復号処理部220からの復号画像の輝度データを用いて、対象となる復号画像(対象復号画像)に含まれるブロックノイズの多寡を評価する。ブロックノイズ評価部230は、評価結果を低減強度設定部250に供給する。なお、ブロックノイズ評価部230の詳細は後述する。
(記憶部240)
記憶部240は、対象復号画像に対するノイズ低減処理の強度を設定するための低減強度設定用テーブル241を記憶している。記憶部240は、例えばHDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置を用いて構成することができる。なお、低減強度設定用テーブル241の詳細は後述する。
(低減強度設定部250)
低減強度設定部250は、記憶部240の低減強度設定用テーブル241を参照して、ブロックノイズ評価部230の評価結果に対応する上記ノイズ低減処理の強度を設定する。
低減強度設定部250は、設定した強度をノイズ低減処理部260に供給する。
(ノイズ低減処理部260)
ノイズ低減処理部260は、対象復号画像に対し、低減強度設定部250からの強度で、ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理部260は、上記ノイズ低減処理を行った対象復号画像を、映像処理装置200の外部に出力する。
次に、ブロックノイズ評価部230の詳細と、低減強度設定用テーブル241の詳細とについて説明する。
(ブロックノイズにより品質が劣化し易い復号画像について)
以下のような映像には、ブロックノイズが散見され目立つことにより、映像品質が劣化している可能性が高い。
以下のような映像には、ブロックノイズが散見され(目立ち)、映像品質が劣化している可能性が高い。
(1)木々に茂った多数の葉が風で揺れている映像のように、輝度の高周波成分を多く含む被写体(多数の葉)が動いている映像。
(2)マラソン大会にて定点カメラで撮影された映像のように、背景は動かないが、多数の被写体(ランナー)が動いている映像。
(3)海の波の映像のように、単色ではなく、グラデーションとなっている多数の部分が動いている映像。
(4)競馬での映像のように、背景が一方向に高速で移動しているが、多数の被写体(馬および騎手)が映像内に含まれ、かつ、動いている映像。
すなわち、映像内にて被写体が動き、かつその動く部分が多い映像において、ブロックノイズが散見され易く目立ち易いという傾向がある。そこで、本実施形態の映像処理装置200では、この点に着目し、映像内にて被写体が動き、かつその動く部分が多い映像に、対象復号画像が該当する度合いを、対象復号画像(対象フレーム)の輝度と、以前に受け取った復号画像(前フレーム)の輝度を用いてブロックノイズ評価部230が推定している。そして、推定した度合いに基づいて、低減強度設定部250がノイズ低減処理の強度を設定している。
(ブロックノイズ評価部230の詳細)
ブロックノイズ評価部230は、度数分布算出部(度数分布算出手段)231、変化量算出部(変化量算出手段)232、差分算出部(差分算出手段)233、および画素数算出部(画素数算出手段)234を備えている。
(度数分布算出部231および変化量算出部232)
度数分布算出部231は、復号処理部220から復号画像の輝度データを受け取ると、当該復号画像における輝度の度数分布を算出する。度数分布算出部231は、算出した輝度の度数分布を変化量算出部232に供給する。
変化量算出部232は、度数分布算出部231からの輝度の度数分布を受け取ると、該輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する。具体的には、変化量算出部232は、対象フレームにおける輝度の度数分布と、前フレームにおける輝度の度数分布との差分を輝度の階級ごとに算出し、各階級の差分の絶対値(大きさ)の合計を、上記変化量として算出する。変化量算出部232は、算出した差分の絶対値の総和を低減強度設定部250に供給する。なお、前フレームは、対象フレームの直前のフレームとしてもよいし、対象フレームから所定フレーム数だけ前のフレームとしてもよい。
図8は、度数分布算出部231および変化量算出部232にて算出された度数分布の一例を示すヒストグラムである。同図の(a)・(b)は、それぞれ、度数分布算出部231が算出した前フレームおよび対象フレームの輝度のヒストグラムである。また、同図の(c)は、変化量算出部232が算出した変化量(フレーム間の輝度の差分の絶対値)のヒストグラムである。なお、図示の例では、輝度は0〜255の階級で示されているが、これに限定されるものではない。
対象フレームおよび前フレームからなる映像において、被写体が上記映像内に存在する場合、例え被写体が動いても上記変化量は小さい。例えば、背景が同じであれば、被写体が上記映像内の何れの位置にあっても、上記ヒストグラムは同じである。しかしながら、被写体の一部または全部が上記映像にフレームインしたり、上記映像からフレームアウトしたりする場合、上記変化量が大きくなる。すなわち、上記変化量は、被写体の動きが、上記映像内での動きであるか、或いは、上記映像内および上記映像外の一方から他方への動きであるかを判断する基準となる。
実施例では、上記変化量が全画素数の10%(所定値)以下である場合、被写体の動きが上記映像内での動きである可能性が高いと判断し、上記変化量が全画素数の10%より大きく15%より小さい場合、当該可能性が中位と判断し、上記変化量が全画素数の15%以上である場合、当該可能性が低いと判断している。
(差分算出部233および画素数算出部234)
差分算出部233は、復号処理部220から復号画像の輝度データを受け取ると、該復号画像の画素ごとに、対象フレームの輝度と前フレームの輝度との差分を算出する。差分算出部233は、算出した各画素の差分を画素数算出部234に供給する。
画素数算出部234は、差分算出部233からの各画素の差分を受け取ると、該差分の絶対値(大きさ)に基づき各画素を分類し、各分類の画素数を算出する。画素数算出部234は算出した画素数を低減強度設定部250に供給する。
被写体が動くと、フレーム間の輝度の差分が発生する。従って、実施例では、上記輝度の差分の絶対値に基づき以下のように分類する。なお、輝度の階調は1024とする。
すなわち、上記輝度の差分の絶対値が0〜1である画素は、全く動きの無い画素とみなして、「差分無」に分類する。また、上記輝度の差分の絶対値が2〜24である画素は、微少なノイズを含む画素とみなして、「差分小」に分類する。そして、上記輝度の差分の絶対値が25〜1023である画素は、動きのある画素とみなして、「差分大」に分類する。
また、被写体の動く部分が多いと、フレーム間の輝度の差分が発生する画素数が多くなる。すなわち、「差分大」に分類されている画素数(上記差分の絶対値が25(所定値)以上である画素数)は、被写体の動く部分の多さに対応する。
図9は、動きのある映像における各分類の画素数の一例を示すヒストグラムである。図示の例では、「差分大」に分類されている画素数が、他に分類されている画素数よりも多くなっていることが理解できる。
実施例では、「差分大」に分類される画素数が全画素数の15%以下である場合、被写体の動く部分が少ないと判断し、当該画素数が全画素数の15%よりも大きく19%よりも小さい場合、被写体の動く部分が中位と判断し、当該画素数が全画素数の19%(所定値)以上である場合、被写体の動く部分が多いと判断している。これらの数値は、マラソン大会の映像などを分析した結果、導き出されたものである。
(低減強度設定用テーブル241)
図10は、記憶部240に記憶される低減強度設定用テーブル241の一例を表形式で示す図である。図示のように、低減強度設定用テーブル241は、上記変化量の全画素数に対する割合と、「差分大」に分類される画素数の全画素数に対する割合とが、ブロックノイズの低減処理の強度(無し・弱・中・強)に対応付けられている。
例えば、上記変化量が全画素数の10%以下であり、かつ、「差分大」に分類される画素数が全画素数の19%以上である場合、被写体の動きが上記映像内での動きである可能性が高く、かつ、被写体動く部分が多いので、ブロックノイズが目立つ映像であると推定され、ブロックノイズの低減処理の強度が「強」に設定される。
一方、上記変化量が全画素数の15%以上であり、かつ、「差分大」に分類される画素数が全画素数の15%以下である場合、被写体の動きが上記映像内での動きである可能性が低く、かつ、被写体動く部分が少ないので、ブロックノイズが目立たない映像であると推定され、ブロックノイズの低減処理の強度が「無し」に設定される。すなわち、ブロックノイズの低減処理が行われない。
従って、本実施形態の映像処理装置200は、ブロックノイズの目立つ映像であるかを適切に判断することができる。その結果、ブロックノイズの目立つ映像に対しブロックノイズの低減を行うことにより、表示品位の低下を抑えることができる。また、ブロックノイズの目立たない映像に対しブロックノイズの低減を行わないようにすることができるので、当該映像に対しブロックノイズの低減を行うことにより表示品位が低下することを防止することができる。その結果、ブロックノイズの適切な低減処理を行うことができる。
(映像処理装置200の動作)
次に、本実施形態の映像処理装置200におけるノイズ低減処理に関する動作について、図11を参照しながら説明する。図11は、映像処理装置200のノイズ低減処理に関する動作を示すフローチャート図である。
(ステップS100:復号画像の生成)
映像取得部210が映像信号を取得すると、取得した映像信号を復号処理部220が復号化して復号画像を生成する。
(ステップS101:輝度の度数分布の算出(度数分布算出工程))
度数分布算出部231は、復号処理部220が生成した復号画像の輝度を用いて、当該復号画像における輝度の度数分布(図8の(a)・(b))を算出する。
(ステップS102:上記度数分布に関するフレーム間の変化量の算出(変化量算出工程))
変化量算出部232は、度数分布算出部231が算出した輝度の度数分布を用いて、対象フレームにおける輝度の度数分布(図8の(a))と、前フレームにおける輝度の度数分布(図8の(b))との差分を輝度の階級ごとに算出する。次に、変化量算出部232は、算出した各階級の差分の絶対値(図8の(c))の合計を、輝度の度数分布に関するフレーム間の変化量として算出する。
(ステップS103:輝度に関するフレーム間の差分の算出(差分算出工程))
差分算出部233は、復号処理部220が生成した復号画像の輝度を用いて、該復号画像の画素ごとに、対象フレームの輝度と前フレームの輝度との差分を算出する。
(ステップS104:差分の絶対値の度数分布の算出(画素数算出工程))
画素数算出部234は、差分算出部233が算出した各画素の差分の絶対値に基づき各画素を分類し、各分類の画素数(度数)を算出する(図9)。
(ステップS101〜S104:補足)
なお、ステップS103・S104は、ステップS101・S102よりも先に行ってもよいし、S101・S102と同時に行ってもよい。
(ステップS105:ノイズ低減処理の強度の設定)
低減強度設定部250は、記憶部240の低減強度設定用テーブル241(図10)を参照して、ブロックノイズ評価部230の評価結果に対応するノイズ低減処理の強度を設定する。具体的には、低減強度設定部250は、ステップS102にて算出された輝度の度数分布に関するフレーム間の変化量の全画素数に対する割合と、ステップS104にて算出された「差分大」分類の画素数の全画素数に対する割合とに対応する上記強度を設定する。
(ステップS106:ノイズ低減処理(ノイズ低減工程))
ノイズ低減処理部260は、対象復号画像に対し、低減強度設定部250が設定した強度で、ブロックノイズを低減するノイズ低減処理を行う。そして、ノイズ低減処理部260は、ブロックノイズが低減された対象復号画像を、映像処理装置200の外部に出力して、処理を終了する。
なお、映像処理装置200は、映像信号から復号した各復号画像を対象として、以上の処理を施すことになる。
(映像処理装置200の利点)
以上のように、本実施形態の映像処理装置200では、対象復号画像がブロックノイズの目立つ画像であるかをブロックノイズ評価部230が適切に判断することができる。その結果、ブロックノイズの目立つ対象復号画像に対し、ノイズ低減処理部260がブロックノイズの低減を行うことにより、表示品位の低下を抑えることができる。また、ブロックノイズの目立たない対象復号画像に対し、ノイズ低減処理部260がブロックノイズの低減を行わないようにすることができるので、当該対象復号画像に対しブロックノイズの低減を行うことにより表示品位が低下することを防止することができる。
また、低減強度設定部250は、変化量算出部232が算出した変化量と、画素数算出部234が算出した画素数とに基づいて、上記ブロックノイズの低減の強度を設定し、ノイズ低減処理部260は、低減強度設定部250が設定した強度で、上記ブロックノイズの低減を行っている。これにより、上記対象復号画像におけるブロックノイズの目立つ程度に応じた強度で上記ブロックノイズの低減を行うことができ、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
<実施形態5>
次に、本発明の別の実施形態について以下に説明する。図12は、本実施形態に係る映像処理装置200の要部構成を示すブロック図である。図12に示す映像処理装置200は、図7〜図11に示す映像処理装置200に比べて、ノイズ低減処理部260にブロックノイズ検出部(ブロックノイズ検出手段)261および平滑化フィルタ(平滑化手段)262を備える点と、記憶部240にブロックノイズ検出用テーブル242を記憶する点とが異なり、その他の構成は同様である。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
ブロックノイズ検出用テーブル242は、ブロックノイズを検出するためのパラメータである。また、ブロックノイズ検出部261および平滑化フィルタ262は、対象復号画像のブロックノイズを低減するためのものである。
(ブロックノイズ検出部261)
ブロックノイズ検出部261は、記憶部240のブロックノイズ検出用テーブル242を参照して、低減強度設定部250からの強度に対応するパラメータで、対象復号画像に含まれるブロックノイズを検出する。ブロックノイズ検出部261は、検出したブロックノイズの位置情報を平滑化フィルタ262に通知する。
具体的には、ブロックノイズ検出部261は、まず、対象復号画像における隣接する画素どうしの輝度差が或る閾値(エッジ閾値)以上である部分を、エッジ部分として検出する。次に、ブロックノイズ検出部261は、検出したエッジ部分の周辺の平坦度を算出する。ここで、平坦度とは、輝度の平坦さ(輝度差の少なさ)を示すものであり、次式によって算出される。なお、平坦度は、例えば0〜255に設定され、数値が小さいほど平坦である。
平坦度の算出方法の一例としては、以下のようなものがある。すなわち、まず、隣接する画素がエッジ部分であるかの判定を、或る方向(水平方向または垂直方向)に順次行う。エッジ部分が判定されると、その直前に判定を行った16個の画素、すなわち、エッジ部分と判定された画素から上記或る方向の反対向きに並ぶ16個の画素について、隣接する画素同士の輝度値の差を算出する。そして、算出した差の絶対値の平均値を、平坦度として算出する。
具体的には、上記16個の画素の輝度値を、それぞれ、Y0〜Y15とすると、次式(1)で平坦度を算出できる。
平坦度=(|Y0−Y1|+|Y1−Y2|+|Y2−Y3|+・・・+|Y13−Y14|+|Y14−Y15|)/15 ・・・(1)
ここで、|a|は、aの絶対値を示している。また、輝度値Y0〜Y15が0〜255の範囲であれば、上記式(1)の計算結果も0〜255の範囲となる。
次に、ブロックノイズ検出部261は、算出した平坦度が或る閾値(ノイズ閾値)以下である場合、当該エッジ部分がブロックノイズのエッジ部分であると判断する。そして、ブロックノイズ検出部261は、検出したブロックノイズのエッジ部分の位置を平滑化フィルタ262に通知する。
本実施形態では、上述した輝度差のエッジ閾値と平坦度のノイズ閾値とは、低減強度設定部250が設定するノイズ低減処理の強度によって異なっている。上記エッジ閾値および上記ノイズ閾値と上記強度との対応関係がブロックノイズ検出用テーブル242に格納されている。
(ブロックノイズ検出用テーブル242)
図13は、記憶部240に記憶されるブロックノイズ検出用テーブル242の一例を表形式で示す図である。図示の例では、ノイズ低減処理の強度が強くなるにつれて、輝度差のエッジ閾値が低くなる。その結果、ブロックノイズ検出部261がエッジ部分を検出し易くなる。また、上記強度が強くなるにつれて、平坦度のノイズ閾値が高くなる。その結果、ブロックノイズ検出部261は、検出したエッジ部分をブロックノイズのエッジ部分として判断し易くなる。なお、上記強度が「無し」の場合は、ブロックノイズの低減処理が行われないので、エッジ閾値およびノイズ閾値が設定されていない。
(平滑化フィルタ262)
平滑化フィルタ262は、対象復号画像に対し、ブロックノイズ検出部261からの位置情報に基づき、ブロックノイズのエッジ部分において平滑化を行う。これにより、ブロックノイズのエッジ部分の輝度変化が滑らかになるので、当該ブロックノイズが低減される。なお、平滑化フィルタ262は、低減強度設定部250からの強度に基づき上記平滑化の強度を変更してもよい。
(映像処理装置200の利点)
以上のように、本実施形態の映像処理装置200では、ブロックノイズ検出部261は上記対象復号画像に含まれるブロックノイズのエッジ部分を検出し、検出されたエッジ部分に対し、平滑化フィルタ262は平滑化を行っている。従って、上記対象復号画像に含まれるブロックノイズのエッジ部分に対してのみ平滑化を行うことができるので、上記対象復号画像のその他の部分に対して平滑化を行うことによる表示品位の低下を防止することができる。
また、ブロックノイズ検出部261は、低減強度設定部250が設定した強度が強くなるにつれて、上記ブロックノイズのエッジ部分が検出し易くなっている。これにより、上記対象復号画像におけるブロックノイズの目立つ程度に応じて、上記ブロックノイズのエッジ部分を検出して平滑化することができる。その結果、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
<変形例>
なお、ブロックノイズは明るい映像に多く見られる。そこで、対象復号画像の平均画像レベル(APL)を算出し、算出したAPLが大きい(対象復号画像が全体的に明るい)場合にはノイズ低減処理の強度を上昇する一方、APLが小さい(対象復号画像が全体的に暗い)場合には上記強度を低下させてもよい。この場合、ブロックノイズの低減処理をさらに効果的に行うことができる。
<実施形態6>
次に、本発明の他の実施形態について以下に説明する。図14は、本実施形態に係る映像処理装置200の要部構成を示すブロック図である。図14に示す映像処理装置200は、図7〜図11に示す映像処理装置200に比べて、ブロックノイズ評価部230に青系画素判定部(青系画素判定手段)235および青系画素数決定部(青系画素数決定手段)236をさらに備える点が異なり、その他の構成は同様である。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
上述のように、ブロックノイズは海の波の映像に多く見られる。そこで、本実施形態では、対象復号画像における画素が青系の色を有するかを判定して、青系の色の画素数を算出し、当該画素数が多い場合にはノイズ低減処理の強度を上昇する一方、当該画素数が少ない場合には上記強度を低下させている。これにより、ブロックノイズの低減処理を、映像のシーンに応じて行うことができ、その結果、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
(青系画素判定部235)
青系画素判定部235は、復号処理部220が生成した復号画像のRGBデータを復号処理部220から受け取ると、受け取ったRGBデータに基づいて、上記復号画像の画素の色が青系の色であるか否かを判定する。青系画素判定部235は、判定結果を青系画素数決定部236に供給する。
なお、画素の色が青系の色であるか否かは、次式(2)・(3)の両方を満たすか否かによって判定できる。
(上記画素のG(緑)の階調値)>(上記画素のR(赤)の階調値) ・・・(2)。
(上記画素のB(青)の階調値)>(上記画素のR(赤)の階調値) ・・・(3)。
この理由について、図15を参照して説明する。図15は、一般的な色度図における色域を示すグラフである。同図では、赤(R)、緑(G)、および青(B)の他に、シアン(Cy)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Ye)が示され、各色のRGB成分が0〜255の階調値で示されている。
図15の色域内において、上記式(2)を満たす領域は、点Bと点Yeとを結ぶ線分よりも点Gの側の領域となる。一方、上記式(3)を満たす領域は、点Gと点Mとを結ぶ線分よりも点Bの側の領域となる。従って、上記式(2)・(3)の両方を満たす領域は、図15にてハッチングで示す領域となり、青系の色の領域となる。
(青系画素数決定部236)
青系画素数決定部236は、青系画素判定部235からの判定結果を用いて、上記対象画像に含まれる上記青系の色の画素数を決定する。具体的には、青系画素数決定部236は、青系の色であるとの判定結果を計数すればよい。青系画素数決定部236は、決定した上記青系の色の画素数を低減強度設定部250に供給する。低減強度設定部250では、記憶部240の低減強度設定用テーブル241を参照して設定されたノイズ低減処理の強度について、上記青系の色の画素数が多い場合には上昇させ、当該画素数が少ない場合には低下させて、ノイズ低減処理部260に供給される。これにより、例えば海の波の映像では、青系の色が多いので、ブロックノイズを大きく低減させることになり、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
(付記事項1)
上述したブロックノイズ低減処理は、
・3Dノイズ低減処理
・2Dノイズ低減処理
に大別することができる。
ここで、3Dノイズ低減処理は、対象フレームと、1または複数の他のフレームとを参照して行われるものである。
3Dノイズ低減処理は、具体的には、対象フレームにおける対象領域と、対象フレームを起点として時間的に前後に位置する1または複数の参照フレームにおける対象領域との平均を画素毎にとることによって、ノイズ低減後の画像を生成する処理のことである。
ここで、上述した低減強度設定部により、より強い3Dノイズ低減処理が設定される場合には、上述したノイズ低減処理部は参照フレームの枚数を多くし、上述した低減強度設定部により、より弱い3Dノイズ低減処理が設定される場合には、上述したノイズ低減処理部は参照フレームの枚数を少なくする。
なお、3Dノイズ低減処理における上記の平均処理は、ノイズ低減後の画像がより高画質となるように設定された重み係数を用いるものでもよい。
一方で、2Dノイズ低減処理は、対象フレームにおける対象画素と、当該対象フレームにおいて、当該対象画素の周辺に設定された参照領域に含まれる参照画素とを参照して行われるものである。
2Dノイズ低減処理は、具体的には、対象フレームにおける対象画素の画素値と、当該対象フレームにおいて、当該対象画素の周辺に設定された参照領域に含まれる参照画素の画素値とを平均することによって、ノイズ低減後の画像を生成する処理のことである。
ここで、上述した低減強度設定部により、より強い2Dノイズ低減処理が設定される場合には、上述したノイズ低減処理部は参照領域を大きく設定し、上述した低減強度設定部により、より弱い2Dノイズ低減処理が設定される場合には、上述したノイズ低減処理部は参照領域を小さく設定する。
なお、2Dノイズ低減処理における上記の平均処理は、ノイズ低減後の画像がより高画質となるように設定された重み係数を用いるものでもよい。
(付記事項2)
本発明は、上述した映像処理装置200に限られない。例えば、本発明は、映像取得部210、復号処理部220、ブロックノイズ評価部230、記憶部240、低減強度設定部250、ノイズ低減処理部260、および表示部(表示手段、図示せず)を備え、復号処理部220によって放送信号として伝送されるTS(Transport Stream)を復号化し、復号化して得られた映像を表示部に表示するテレビジョン受像機として実現できる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る映像処理装置(映像処理装置200)は、映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する映像処理装置であって、上記映像における輝度の度数分布を算出する度数分布算出手段(度数分布算出部231)と、該度数分布算出手段が算出した輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する変化量算出手段(変化量算出部232)と、上記映像におけるフレーム間の輝度の差分を画素ごとに算出する差分算出手段(差分算出部233)と、該差分算出手段が算出したフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数を算出する画素数算出手段(画素数算出部234)と、上記変化量算出手段が算出した変化量が所定値以下であり、かつ、上記画素数算出手段が算出した画素数が所定値以上である上記映像に対しブロックノイズの低減を行うノイズ低減手段(ノイズ低減処理部260)とを備える構成である。
上記の構成によると、まず、映像信号を復号して得られた映像における輝度の度数分布が算出され、算出された輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する。被写体が映像内に存在する場合、例え被写体が動いても上記変化量は小さいが、被写体の一部または全部が映像にフレームインしたり、映像からフレームアウトしたりする場合、上記変化量が大きくなる。すなわち、上記変化量は、被写体の動きが、映像内での動きであるか、或いは、映像内および映像外の一方から他方への動きであるかを判断する基準となる。
一方、上記映像におけるフレーム間の輝度の差分が画素ごとに算出され、算出されたフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数が算出される。被写体が動くと、フレーム間の輝度の差分が発生することになり、被写体の動く部分が多いと、上記差分が発生する画素数が多くなる。すなわち、上記差分の大きさが所定値以上である画素数は、被写体の動く部分の多さに対応する。
そして、算出された変化量が所定値以下であり、かつ、算出された画素数が所定値以上である場合の映像は、該映像内にて被写体が動き、かつその動く部分が多い映像であり、ブロックノイズの目立つ映像であると考えられるので、当該映像に対しブロックノイズの低減が行われる。
従って、本発明によると、ブロックノイズの目立つ映像であるかを適切に判断することができる。その結果、ブロックノイズの目立つ映像に対しブロックノイズの低減を行うことにより、表示品位の低下を抑えることができる。また、ブロックノイズの目立たない映像に対しブロックノイズの低減を行わないようにすることができるので、当該映像に対しブロックノイズの低減を行うことにより表示品位が低下することを防止することができる。
なお、上記フレーム間の変化量を算出するには、対象フレームの映像における輝度の度数分布と、対象フレームよりも前のフレームの映像における輝度の度数分布との差分を階級ごとに算出し、算出した各階級の差分の絶対値の合計を上記変化量として算出すればよい。
本発明の態様2に係る映像処理装置は、上記態様1において、上記変化量算出手段が算出した変化量と、上記画素数算出手段が算出した画素数とに基づいて、上記ブロックノイズの低減の強度を設定する強度設定手段(低減強度設定部250)をさらに備えており、上記ノイズ低減手段は、上記強度設定手段が設定した強度で、上記ブロックノイズの低減を行うことが好ましい。この場合、上記映像におけるブロックノイズの目立つ程度に応じた強度で上記ブロックノイズの低減を行うことができ、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
本発明の態様3に係る映像処理装置は、上記態様1において、上記ノイズ低減手段は、上記映像に含まれるブロックノイズのエッジ部分を検出するブロックノイズ検出手段(ブロックノイズ検出部261)と、該ブロックノイズ検出手段が検出したエッジ部分に対し、平滑化を行う平滑化手段(平滑化フィルタ262)とを備えることが好ましい。この場合、上記映像に含まれるブロックノイズのエッジ部分に対してのみ平滑化を行うことができるので、上記映像のその他の部分に対して平滑化を行うことによる表示品位の低下を防止することができる。
本発明の態様4に係る映像処理装置は、上記態様3において、上記変化量算出手段が算出した変化量と、上記画素数算出手段が算出した画素数とに基づいて、上記ブロックノイズの低減の強度を設定する強度設定手段(低減強度設定部250)をさらに備えており、上記ブロックノイズ検出手段は、上記強度設定手段が設定した強度が強くなるにつれて、上記ブロックノイズのエッジ部分が検出し易くなっていることが好ましい。
この場合、上記映像におけるブロックノイズの目立つ程度に応じて、上記ブロックノイズのエッジ部分を検出して平滑化することができる。例えば、ブロックノイズが目立つ映像からは、ブロックノイズのエッジ部分を多数検出して平滑化する一方、ブロックノイズが目立たない映像からは、ブロックノイズのエッジ部分を少数検出して平滑化することができる。その結果、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
なお、ブロックノイズは明るい映像に多く見られる。そこで、本発明の態様5に係る映像処理装置は、上記態様2または4において、上記強度設定手段は、設定した強度を上記映像の平均画像レベル(APL)に基づいて変更するが好ましい。この場合、APLが大きい(映像が全体的に明るい)場合にはノイズ低減処理の強度を上昇させる一方、APLが小さい(映像が全体的に暗い)場合には上記強度を低下させることができる。その結果、ブロックノイズの低減処理をさらに効果的に行うことができる。
また、ブロックノイズは海の波の映像に多く見られる。そこで、本発明の態様6に係る映像処理装置は、上記態様2・4・5のそれぞれにおいて、上記映像の或る画素が青系の色を有するかを画素ごとに判定する青系画素判定手段(青系画素判定部235)と、該判定の結果に基づいて上記青系の色の画素数を決定する青系画素数決定手段(青系画素数決定部236)とをさらに備えており、上記強度設定手段は、設定した強度を、上記青系画素数決定手段が算出した上記青系の色の画素数に基づいて変更してもよい。この場合、上記青系の色の画素数が多い場合にはノイズ低減処理の強度を上昇させる一方、上記青系の色の画素数が少ない場合には上記強度を低下させることができる。これにより、ブロックノイズの低減処理を、映像のシーンに応じて行うことができ、その結果、表示品位の低下を適切に抑えることができる。
なお、本発明の上記態様1から上記態様6までのそれぞれの映像処理装置と、該映像処理装置からの映像を表示する表示手段とを備えるテレビジョン受像機であれば、上述と同様の効果を奏する。
本発明の態様7に係る映像処理方法は、映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する映像処理方法であって、上記映像における輝度の度数分布を算出する度数分布算出工程と、該度数分布算出工程にて算出された輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する変化量算出工程と、上記映像におけるフレーム間の輝度の差分を画素ごとに算出する差分算出工程と、該差分算出工程にて算出されたフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数を算出する画素数算出工程と、上記変化量算出工程にて算出された変化量が所定値以下であり、かつ、上記画素数算出工程にて算出された画素数が所定値以上である上記映像に対しブロックノイズの低減を行うノイズ低減工程とを含む方法である。上記の方法によると、上記態様1と同様の作用効果を奏することができる。
本発明の各態様に係る映像処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記映像処理装置が備える各手段として動作させることにより上記映像処理装置をコンピュータにて実現させる映像処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
以上、本発明に関連する発明について説明した。
(プログラム、記憶媒体)
映像処理装置100、100’、100”、200の各ブロックは、集積回路(ICチップ)上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
後者の場合、映像処理装置100、100’、100”、200は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM(Read Only Memory)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである映像処理装置100、100’、100”、200の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、各装置に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
上記記録媒体としては、非一時的な記録媒体を用いることができる。例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク類、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード類、マスクROM/EPROM/EEPROM(登録商標)/フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD(Programmable logic device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の論理回路類などを用いることができる。
また、上記プログラムコードは、通信ネットワークを介して映像処理装置100、100’、100”、200に供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(Virtual Private Network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、IEEE802.11無線、HDR(High Data Rate)、NFC(Near Field Communication)、DLNA(Digital Living Network Alliance)、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。
本発明、および、本発明に関連する発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、映像のノイズを低減するための映像処理装置に好適に適用することができる。
100、100’ 映像処理装置
100” 映像処理装置
110 映像取得部
120 復号処理部
130 記憶部
140、140’ ヒストグラム処理部
141 エッジヒストグラム生成部(第1生成手段)
142 輝度ヒストグラム生成部(第2生成手段)
143 特徴量算出部(算出手段)
150、150’ ノイズ低減処理部(平滑化処理手段、調整手段、第1判定手段、
第2判定手段、第3判定手段)
150” ノイズ低減処理部(サブ調整手段、画質モード特定手段、ジャンル
特定手段)
200 映像処理装置
210 映像取得部
220 復号処理部
230 ブロックノイズ評価部
231 度数分布算出部(度数分布算出手段)
232 変化量算出部(変化量算出手段)
233 差分算出部(差分算出手段)
234 画素数算出部(画素数算出手段)
235 青系画素判定部(青系画素判定手段)
236 青系画素数決定部(青系画素数決定手段)
240 記憶部
241 低減強度設定用テーブル
242 ブロックノイズ検出用テーブル
250 低減強度設定部(強度設定手段)
260 ノイズ低減処理部(ノイズ低減手段)
261 ブロックノイズ検出部(ブロックノイズ検出手段)
262 平滑化フィルタ(平滑化手段)

Claims (21)

  1. 画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関する度数分布データを第1の度数分布データとして生成する第1生成手段と、
    上記第1の度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1判定手段と、
    上記画像に平滑化処理を施す平滑化処理手段と、
    上記第1判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定された場合には、上記比が所定の閾値未満であると判定された場合よりも上記平滑化処理の平滑化強度を高く調整する調整手段と、を備え、
    上記平滑化処理手段は、上記調整手段による調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を上記画像に対して施すように構成されている、ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 画像を構成する各画素の輝度の大きさに関する度数分布データを第2の度数分布データとして生成する第2生成手段と、
    上記第2の度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第2判定手段と、を更に備え、
    上記調整手段は、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定された場合であって、尚且つ、上記第2判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定された場合には、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値未満であると判定された場合であって、尚且つ、上記第2判定手段により上記比が所定の閾値未満であると判定された場合よりも上記平滑化強度を高く調整するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 上記画像の平均画像レベルを算出する算出手段と、
    上記平均画像レベルが所定の閾値以上であるか否かを判定する第3判定手段と、を更に備え、
    上記調整手段は、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定された場合であって、尚且つ、上記第2判定手段により上記比が所定の閾値以上であると判定された場合であって、尚且つ、上記第3判定手段により上記平均画像レベルが所定の閾値以上であると判定された場合には、上記第1判定手段により上記比が所定の閾値未満であると判定された場合であって、尚且つ、上記第2判定手段により上記比が所定の閾値未満であると判定された場合であって、尚且つ、上記第3判定手段により上記平均画像レベルが所定の閾値未満であると判定された場合よりも上記平滑化強度を高く調整するように構成されている、ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 上記調整手段は、上記画像が表示される表示部の画面解像度よりも上記画像を表す画像データの解像度が小さい場合に上記平滑化強度を高く調整するサブ調整手段であって、上記画像データの解像度が上記表示部の画面解像度以上である場合に上記平滑化強度を低く調整するサブ調整手段を含んでいる、ことを特徴とする、請求項1からのいずれか1項に記載の画像処理装置。
  5. 自装置に設定されている画質モードを特定する画質モード特定手段をさらに備え、
    上記平滑化処理手段は、上記画質モードが映画モードである場合には、上記画像に対して上記平滑化処理を施さないように構成されている、ことを特徴とする、請求項1からのいずれか1項に記載の画像処理装置。
  6. 請求項1に記載の画像処理装置の各手段を備える動画像処理装置であって、
    動画像を構成する各画像フレームについて、上記第1生成手段が該画像フレームから上記第1の度数分布データを生成し、上記第1判定手段が該度数分布データに関して上記比が所定の閾値以上であるか否かを判定し、該比が所定の閾値以上であると判定された場合には、該比が所定の閾値未満であると判定された場合よりも上記調整手段が上記平滑化処理の平滑化強度を高く調整し、上記平滑化処理手段が、上記調整手段による調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を該画像フレームに対して施す、ことを特徴とする動画像処理装置。
  7. 上記動画像のコンテンツが属するジャンルを特定するジャンル特定手段をさらに備え、
    上記平滑化処理手段は、上記ジャンルが映画である場合には、上記動画像を構成する各画像フレームに対して上記平滑化処理を施さないように構成されている、ことを特徴とする、請求項に記載の動画像処理装置。
  8. 請求項またはに記載の動画像処理装置の各手段を備えていることを特徴とするテレビジョン受像機。
  9. 画像を構成する各画素の隣接する画素との輝度差の大きさに関する度数分布データを生成する生成工程と、
    上記度数分布データに関し、所定の階級より高い各階級の度数を加算した値の総度数に対する比が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1判定工程と、
    上記画像に平滑化処理を施す平滑化処理工程と、
    上記第1判定工程にて上記比が所定の閾値以上であると判定された場合に、上記比が所定の閾値未満であると判定された場合よりも上記平滑化処理の平滑化強度を高く調整する調整工程と、を含み、
    上記平滑化処理工程にて、上記調整工程での調整後の平滑化強度の上記平滑化処理を上記画像に対して施すように構成されている、ことを特徴とする画像処理方法。
  10. 請求項1からのいずれか1項に記載の画像処理装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるためのプログラム。
  11. 請求項1に記載のプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  12. 映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する映像処理装置であって、
    上記映像における輝度の度数分布を算出する度数分布算出手段と、
    該度数分布算出手段が算出した輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する変化量算出手段と、
    上記映像におけるフレーム間の輝度の差分を画素ごとに算出する差分算出手段と、
    該差分算出手段が算出したフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数を算出する画素数算出手段と、
    上記変化量算出手段が算出した変化量が所定値以下であり、かつ、上記画素数算出手段が算出した画素数が所定値以上である上記映像に対しブロックノイズの低減を行うノイズ低減手段とを備えることを特徴とする映像処理装置。
  13. 上記変化量算出手段が算出した変化量と、上記画素数算出手段が算出した画素数とに基づいて、上記ブロックノイズの低減の強度を設定する強度設定手段をさらに備えており、
    上記ノイズ低減手段は、上記強度設定手段が設定した強度で、上記ブロックノイズの低減を行うことを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。
  14. 上記ノイズ低減手段は、
    上記映像に含まれるブロックノイズのエッジ部分を検出するブロックノイズ検出手段と、
    該ブロックノイズ検出手段が検出したエッジ部分に対し、平滑化を行う平滑化手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。
  15. 上記変化量算出手段が算出した変化量と、上記画素数算出手段が算出した画素数とに基づいて、上記ブロックノイズの低減の強度を設定する強度設定手段をさらに備えており、
    上記ブロックノイズ検出手段は、上記強度設定手段が設定した強度が強くなるにつれて、上記ブロックノイズのエッジ部分が検出し易くなっていることを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。
  16. 上記強度設定手段は、設定した強度を上記映像の平均画像レベルに基づいて変更することを特徴とする請求項1または1に記載の映像処理装置。
  17. 上記映像の或る画素が青系の色を有するかを画素ごとに判定する青系画素判定手段と、
    該判定の結果に基づいて上記青系の色の画素数を決定する青系画素数決定手段とをさらに備えており、
    上記強度設定手段は、設定した強度を、上記青系画素数決定手段が算出した上記青系の色の画素数に基づいて変更することを特徴とする請求項1、1、および1の何れか1項に記載の映像処理装置。
  18. 請求項1から1の何れか1項に記載の映像処理装置と、
    該映像処理装置からの映像を表示する表示手段とを備えることを特徴とするテレビジョン受像機。
  19. 映像信号を復号して得られた映像のブロックノイズを低減する映像処理方法であって、
    上記映像における輝度の度数分布を算出する度数分布算出工程と、
    該度数分布算出工程にて算出された輝度の度数分布について、フレーム間の変化量を算出する変化量算出工程と、
    上記映像におけるフレーム間の輝度の差分を画素ごとに算出する差分算出工程と、
    該差分算出工程にて算出されたフレーム間の輝度の差分の大きさが所定値以上である画素数を算出する画素数算出工程と、
    上記変化量算出工程にて算出された変化量が所定値以下であり、かつ、上記画素数算出工程にて算出された画素数が所定値以上である上記映像に対しブロックノイズの低減を行うノイズ低減工程とを含むことを特徴とする映像処理方法。
  20. 請求項1から1のいずれか1項に記載の映像処理装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるためのプログラム。
  21. 請求項2に記載のプログラムが記録されているコンピュータ読取り可能な記録媒体。
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