JP5634494B2 - Image processing apparatus, image processing method, and computer program - Google Patents

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Description

本発明は、入力画像に含まれるエッジ成分の方向を判別して、エッジ部分を保存したノイズの除去又は低減を行うことを可能とする画像処理装置、画像処理方法及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a computer program that can determine the direction of an edge component included in an input image and remove or reduce noise that stores the edge portion.

従来、入力画像に対するフィルタリング処理によって画素値を平滑化し、入力画像に含まれるノイズを低減する画像処理装置がある。このような画像処理装置では、入力画像に含まれる平坦部分もエッジ部分も区別することなく平滑化処理がなされるため、エッジ部分が劣化する虞がある。そこで入力画像のエッジ部分を保存して平滑化を行う画像処理装置が研究されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is an image processing apparatus that smoothes pixel values by filtering processing on an input image and reduces noise included in the input image. In such an image processing apparatus, since the smoothing process is performed without distinguishing between a flat part and an edge part included in the input image, the edge part may be deteriorated. In view of this, image processing apparatuses that store and smooth the edge portion of an input image have been studied.

特許文献1には、入力画像に含まれるノイズを低減する処理を行う画像処理装置が記載されている。この画像処理装置は、入力画像を骨格成分である第1成分と、入力画像に対する第1成分の残差から得られる第2成分とに分離し、第1成分からエッジ方向(水平又は垂直)及びエッジ強度等のエッジ情報を取得する。画像処理装置は、取得したエッジ情報を基に、第2成分のノイズ低減処理を行い、第1成分及びノイズ低減後の第2成分を合成して出力画像とする。   Patent Document 1 describes an image processing apparatus that performs a process of reducing noise included in an input image. The image processing apparatus separates an input image into a first component that is a skeleton component and a second component obtained from a residual of the first component with respect to the input image, and from the first component to an edge direction (horizontal or vertical) and Get edge information such as edge strength. The image processing device performs noise reduction processing of the second component based on the acquired edge information, and synthesizes the first component and the second component after noise reduction into an output image.

特開2009−020605号公報JP 2009-020605 A

しかしながら特許文献1に記載の画像処理装置は、エッジ部分の方向を水平又は垂直の2方向で判断している。このため、その他の方向についてのエッジ部分が入力画像に含まれている場合、このエッジ部分が劣化する虞がある。また特許文献1には、非等方バイラテラルフィルタを用いることが示唆されているが、非等方バイラテラルフィルタを実装する場合には乗算器が必要となるなど、画像処理装置のハードウェア規模が増大するという問題がある。   However, the image processing apparatus described in Patent Document 1 determines the direction of the edge portion in two directions, horizontal or vertical. For this reason, when an edge portion in another direction is included in the input image, the edge portion may be deteriorated. Further, Patent Document 1 suggests that an anisotropic bilateral filter is used. However, when the anisotropic bilateral filter is mounted, a multiplier is required. There is a problem that increases.

また特許文献1に記載の画像処理装置は、入力画像に例えば1画素幅の斜め線などを含む場合、エッジ方向などの判定に誤りが発生する虞があり、誤った方向のエッジを保存するよう平滑化処理が行われる虞がある。また特許文献1にて示唆される非等方バイラテラルフィルタを用いる構成では、入力画像がブロックノイズなどを含み、ブロックノイズの境界にてエッジずれが生じている場合に対応できないという問題がある。   Further, the image processing apparatus described in Patent Document 1 may cause an error in the determination of the edge direction or the like when the input image includes, for example, a diagonal line having a width of one pixel, and stores an edge in the wrong direction. There is a risk of smoothing processing. Further, the configuration using the anisotropic bilateral filter suggested in Patent Document 1 has a problem that it cannot cope with the case where the input image includes block noise or the like and an edge shift occurs at the block noise boundary.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、より多くの方向についてエッジを検出することができ、エッジ保存型の平滑化を精度よく行い得る画像処理装置、画像処理方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to perform image processing that can detect edges in more directions and perform edge-preserving smoothing with high accuracy. An apparatus, an image processing method, and a computer program are provided.

本発明に係る画像処理装置は、マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、該エッジ強度算出手段が算出した複数の強度を基に、前記複数方向とは異なる一又は複数の方向についてのエッジ成分の強度を推定するエッジ強度推定手段と、前記エッジ強度算出手段が算出した強度及び前記エッジ強度推定手段が推定した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段とを備えることを特徴とする。   An image processing apparatus according to the present invention includes a specific area extracting unit that extracts a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix, and the intensity of an edge component in each specific direction. A Sobel filter storage means for storing a plurality of Sobel filters to be detected in different directions, and a filter process by a plurality of Sobel filters stored by the Sobel filter storage means for the specific area extracted by the specific area extraction means And, based on the plurality of intensities calculated by the edge strength calculating means, one or more different from the plurality of directions, the edge strength calculating means for calculating the strength of the edge component included in the specific region in a plurality of directions Edge strength estimating means for estimating the strength of the edge component for the direction, the strength calculated by the edge strength calculating means, and the Based on Tsu di strength intensity estimation means has estimated the edge component included in the specific area is characterized by comprising an edge direction determination means for determining the direction of extension.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記エッジ強度算出手段が、少なくとも4つの方向についてエッジ成分の強度を算出するようにしてあり、前記エッジ強度推定手段は、推定すべき方向の近傍の2方向について前記エッジ強度算出手段が算出した2つの強度を基に線形補間により補間される強度に対して、前記エッジ強度算出手段が算出した4つの方向の強度を基に前記近傍の2方向について線形補間により補間した強度と、前記エッジ強度算出手段が算出した前記近傍の2方向についての強度との間の各誤差を前記推定すべき方向と前記近傍の2方向との差に応じて重みを付した平均値を加算した値を、前記推定すべき方向についてのエッジ成分の強度の推定値として算出するようにしてあることを特徴とする。   Further, in the image processing apparatus according to the present invention, the edge strength calculating means calculates the strength of the edge component in at least four directions, and the edge strength estimating means has 2 in the vicinity of the direction to be estimated. For the direction interpolated by linear interpolation based on the two strengths calculated by the edge strength calculation means for the direction, linear for the two neighboring directions based on the strengths of the four directions calculated by the edge strength calculation means. Each error between the intensity interpolated by interpolation and the intensity in the two neighboring directions calculated by the edge intensity calculating means is weighted according to the difference between the direction to be estimated and the two neighboring directions. A value obtained by adding the average values is calculated as an estimated value of the intensity of the edge component in the direction to be estimated.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記ソーベルフィルタ記憶手段が、前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXとを記憶していることを特徴とする。   In the image processing apparatus according to the present invention, when the Sobel filter storage means sets the horizontal angle of the input image to 0 [rad], the angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4 are used. A basic Sobel filter for four directions corresponding to, and a basic Sobel filter corresponding to angle 0 as A, a basic Sobel filter corresponding to angle π / 4 as B, and a basic Sobel filter corresponding to angle π / 2. When the bell filter is C, the basic Sobel filter corresponding to the angle 3π / 4 is D, and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the following (1) to (4) One or a plurality of extended Sobel filters X relating to the direction of the angle x (where 0 <x <π) given by the equation is stored.

0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)

また、本発明に係る画像処理装置は、マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、該エッジ強度算出手段が算出した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段とを備え、前記ソーベルフィルタ記憶手段は、前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXとを記憶していることを特徴とする。   Further, the image processing apparatus according to the present invention includes a specific area extracting unit that extracts a specific area including a target pixel from an input image including a plurality of pixels arranged in a matrix, and each of edge components related to a specific direction. A Sobel filter storage means for storing a plurality of Sobel filters for detecting the intensity in different directions, and a plurality of Sobel filters stored by the Sobel filter storage means for the specific area extracted by the specific area extraction means. An edge strength calculation unit that performs filtering to calculate the strength of the edge component included in the specific region in a plurality of directions, and the edge component included in the specific region is extended based on the strength calculated by the edge strength calculation unit. Edge direction determining means for determining an existing direction, and the Sobel filter storage means includes a lateral angle of the input image. Is 0 [rad], A is a basic Sobel filter for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4, and a basic Sobel filter corresponding to angle 0, and the angle The basic Sobel filter corresponding to π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 2 is C, the basic Sobel filter corresponding to the angle 3π / 4 is D, and the sorbor corresponding to the angle π is D. When the bell filter is E (= −A), one or a plurality of extended Sobels regarding the direction of the angle x (where 0 <x <π) given by the following equations (1) to (4) The filter X is stored.

0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)

また、本発明に係る画像処理装置は、前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶する複数のソーベルフィルタが3×3の行列であり、前記入力画像の横方向を0[rad]とした場合、角度xの方向に関するソーベルフィルタが以下の(5)〜(8)式で与えられることを特徴とする。   In the image processing apparatus according to the present invention, when the plurality of Sobel filters stored in the Sobel filter storage unit is a 3 × 3 matrix and the horizontal direction of the input image is 0 [rad], the angle The Sobel filter relating to the x direction is given by the following equations (5) to (8).

Figure 0005634494
Figure 0005634494

また、本発明に係る画像処理装置は、各々が特定方向のエッジ成分を保存して画素値を平滑化するエッジ保存型の平滑化フィルタを、異なる方向について複数記憶するエッジ保存型平滑化フィルタ記憶手段と、前記エッジ方向決定手段が決定した方向に応じて、前記エッジ保存型平滑化フィルタ記憶手段から一のエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化する平滑化手段とを更に備えることを特徴とする。   The image processing apparatus according to the present invention also stores an edge-preserving smoothing filter that stores a plurality of edge-preserving smoothing filters that store edge components in a specific direction and smooth pixel values, respectively, in different directions. And one edge preserving type smoothing filter is selected from the edge preserving type smoothing filter storing means according to the direction determined by the edge direction determining means and the pixel value of the pixel of interest in the specific region is smoothed And a smoothing means for converting to a smoothing means.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記エッジ強度算出手段が算出した複数のエッジ強度の最大値及び最小値の差分が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度差分判定手段を更に備え、前記平滑化手段は、前記差分が前記閾値を超えないと前記エッジ強度差分判定手段が判定した場合、エッジ保存型でない平滑化フィルタを用いて前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化するようにしてあることを特徴とする。   The image processing apparatus according to the present invention further includes an edge strength difference determination unit that determines whether or not a difference between a maximum value and a minimum value of the plurality of edge strengths calculated by the edge strength calculation unit exceeds a threshold value. When the edge strength difference determination unit determines that the difference does not exceed the threshold, the smoothing unit smoothes the pixel value of the target pixel in the specific region using a smoothing filter that is not an edge-preserving type. It is characterized by that.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記平滑化手段による平滑化結果を適用するか否かを判定する適用判定手段を更に備え、前記入力画像の各画素の画素値を、前記平滑化手段にて平滑化した画素値、又は、平滑化していない元の画素値のいずれかとした出力画像を生成するようにしてあることを特徴とする。   The image processing apparatus according to the present invention further includes an application determination unit that determines whether or not to apply a smoothing result by the smoothing unit, and the pixel value of each pixel of the input image is determined by the smoothing unit. An output image having either the pixel value smoothed in step 1 or the original pixel value not smoothed is generated.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対してラプラシアンフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を算出する第2のエッジ強度算出手段と、該第2のエッジ強度算出手段が算出した強度が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度判定手段とを備え、前記適用判定手段は、前記強度が前記閾値を超えると前記エッジ強度判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、前記強度が前記閾値を超えないと前記エッジ強度判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定するようにしてあることを特徴とする。   Further, the image processing apparatus according to the present invention performs second filtering on the specific area extracted by the specific area extraction unit using a Laplacian filter, and calculates an intensity of an edge component included in the specific area. Calculating means, and edge strength determining means for determining whether or not the strength calculated by the second edge strength calculating means exceeds a threshold, and the application determining means is configured to detect the edge when the strength exceeds the threshold. When the strength determining means determines, it determines that the smoothing result by the smoothing means is applied, and when the edge strength determining means determines that the intensity does not exceed the threshold, the smoothing result by the smoothing means is It is characterized in that it is determined not to apply.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記特定領域抽出手段が抽出した特定領域内にて特定方向に隣接する画素間の画素値の増減回数を算出する増減回数算出手段と、該増減回数算出手段が算出した増減回数が閾値を超えるか否かを判定する増減回数判定手段とを備え、前記適用判定手段は、前記増減回数が前記閾値を超えないと前記増減回数判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、前記増減回数が前記閾値を超えると前記増減回数判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定するようにしてあることを特徴とする。   Further, the image processing apparatus according to the present invention includes an increase / decrease number calculation unit that calculates the increase / decrease number of pixel values between pixels adjacent in a specific direction in the specific region extracted by the specific region extraction unit, and the increase / decrease number calculation. An increase / decrease count determination unit that determines whether the increase / decrease count calculated by the means exceeds a threshold, and the application determination unit determines that the increase / decrease count does not exceed the threshold, When the smoothing result by the smoothing means is determined to be applied, and the increase / decrease count determination means determines that the increase / decrease count exceeds the threshold value, the smoothing result by the smoothing means is determined not to be applied. It is characterized by being.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記特定領域抽出手段が抽出した特定領域に含まれる注目画素の画素値、及び、前記平滑化手段により平滑化された画素値の差分を算出する平滑差分算出手段と、該平滑差分算出手段が算出した差分が閾値を超えるか否かを判定する平滑差分判定手段とを備え、前記適用判定手段は、前記差分が前記閾値を超えないと前記平滑差分判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、前記差分が前記閾値を超えると前記平滑差分判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定するようにしてあることを特徴とする。   Also, the image processing apparatus according to the present invention is configured to calculate a difference between a pixel value of a pixel of interest included in the specific area extracted by the specific area extraction unit and a pixel value smoothed by the smoothing unit. Calculating means, and smoothing difference determining means for determining whether or not the difference calculated by the smoothing difference calculating means exceeds a threshold value, and the application determining means determines the smoothing difference determination if the difference does not exceed the threshold value. When the means determines, it is determined that the smoothing result by the smoothing means is applied, and when the difference exceeds the threshold, the smoothing difference determination means determines that the smoothing result by the smoothing means is not applied. It is characterized in that it is determined.

また、本発明に係る画像処理方法は、マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出ステップと、各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを異なる方向について複数記憶しておき、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に対して、記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出ステップと、該エッジ強度算出ステップにて算出した複数の強度を基に、前記複数方向とは異なる一又は複数の方向についてのエッジ成分の強度を推定するエッジ強度推定ステップと、前記エッジ強度算出ステップにて算出した強度及び前記エッジ強度推定ステップにて推定した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定ステップとを含むことを特徴とする。   In addition, the image processing method according to the present invention includes a specific region extraction step of extracting a specific region including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix, and each of edge components related to a specific direction. A plurality of Sobel filters for detecting the intensity are stored in different directions, and the specific region extracted in the specific region extraction step is subjected to filter processing by the plurality of stored Sobel filters, and is included in the specific region. Edge strength calculation step for calculating the strength of the edge component to be calculated in a plurality of directions, and the strength of the edge component in one or a plurality of directions different from the plurality of directions based on the plurality of strengths calculated in the edge strength calculation step An edge strength estimation step for estimating the edge strength, the strength calculated in the edge strength calculation step, and the edge strength estimation Estimated intensity based on at step, characterized in that the edge components included in the specific region and an edge direction determination step of determining a direction of extension.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記エッジ強度算出ステップでは、少なくとも4つの方向についてエッジ成分の強度を算出し、前記エッジ強度推定ステップでは、推定すべき方向の近傍の2方向について前記エッジ強度算出手段が算出した2つの強度を基に線形補間により補間される強度に対して、前記エッジ強度算出手段が算出した4つの方向の強度を基に前記近傍の2方向について線形補間により補間した強度と、前記エッジ強度算出手段が算出した前記近傍の2方向についての強度との間の各誤差を前記推定すべき方向と前記近傍の2方向との差に応じて重みを付した平均値を加算した値を、前記推定すべき方向についてのエッジ成分の強度の推定値として算出することを特徴とする。   Further, in the image processing method according to the present invention, in the edge strength calculating step, the edge component strength is calculated in at least four directions, and in the edge strength estimating step, the edge is detected in two directions in the vicinity of the direction to be estimated. For the intensity interpolated by linear interpolation based on the two intensities calculated by the intensity calculating means, the neighboring two directions are interpolated by linear interpolation based on the intensity in the four directions calculated by the edge intensity calculating means. An average value weighted according to the difference between the direction to be estimated and the two directions in the vicinity is calculated for each error between the intensity and the intensity in the two directions in the vicinity calculated by the edge strength calculation means. The added value is calculated as an estimated value of the intensity of the edge component in the direction to be estimated.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記エッジ強度算出ステップにてフィルタ処理に用いるソーベルフィルタとして、前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXとを記憶していることを特徴とする。   Further, in the image processing method according to the present invention, when the lateral angle of the input image is set to 0 [rad] as a Sobel filter used for filter processing in the edge intensity calculation step, the angle is 0, π / 4. , Π / 2 and 3π / 4, the basic Sobel filter corresponding to the four directions, the basic Sobel filter corresponding to the angle 0 as A, the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 4 as B, the angle When a basic Sobel filter corresponding to π / 2 is C, a basic Sobel filter corresponding to an angle 3π / 4 is D, and a Sobel filter corresponding to an angle π is E (= −A), One or a plurality of extended Sobel filters X relating to the direction of the angle x (where 0 <x <π) given by the equations (1) to (4) are stored.

0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)

また、本発明に係る画像処理方法は、マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出ステップと、各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを異なる方向について複数記憶しておき、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に対して、記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出ステップと、該エッジ強度算出ステップにて算出した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定ステップとを含み、前記エッジ強度算出ステップにてフィルタ処理に用いるソーベルフィルタとして、前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXとを記憶していることを特徴とする。   In addition, the image processing method according to the present invention includes a specific region extraction step of extracting a specific region including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix, and each of edge components related to a specific direction. A plurality of Sobel filters for detecting the intensity are stored in different directions, and the specific region extracted in the specific region extraction step is subjected to filter processing by the plurality of stored Sobel filters, and is included in the specific region. Edge strength calculating step for calculating the strength of the edge component to be determined in a plurality of directions, and edge direction determination for determining the direction in which the edge component included in the specific region extends based on the strength calculated in the edge strength calculating step And the input as a Sobel filter used for filter processing in the edge strength calculation step When the lateral angle of the image is 0 [rad], a basic Sobel filter for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2 and 3π / 4, and a basic Sobel corresponding to angle 0 The filter is A, the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 2 is C, the basic Sobel filter corresponding to the angle 3π / 4 is D, When the Sobel filter corresponding to the angle π is set to E (= −A), one is related to the direction of the angle x (where 0 <x <π) given by the following equations (1) to (4). Alternatively, a plurality of extended Sobel filters X are stored.

0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)

また、本発明に係る画像処理方法は、記憶しておく複数のソーベルフィルタは3×3の行列であり、前記入力画像の横方向を0[rad]とした場合、角度xの方向に関するソーベルフィルタが以下の(5)〜(8)式で与えられることを特徴とする。   In the image processing method according to the present invention, the plurality of Sobel filters to be stored are 3 × 3 matrices, and when the horizontal direction of the input image is set to 0 [rad], The bell filter is given by the following equations (5) to (8).

Figure 0005634494
Figure 0005634494

また、本発明に係る画像処理方法は、各々が特定方向のエッジ成分を保存して画素値を平滑化するエッジ保存型の平滑化フィルタを異なる方向について複数記憶しておき、前記エッジ方向決定ステップにて決定した方向に応じて、記憶した複数のエッジ保存型の平滑化フィルタから一のエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化する平滑化ステップを更に含むことを特徴とする。   Further, the image processing method according to the present invention stores a plurality of edge-preserving smoothing filters each storing edge components in a specific direction and smoothing pixel values for different directions, and said edge direction determining step A smoothing step of smoothing the pixel value of the pixel of interest in the specific region by selecting one edge preserving type smoothing filter from the stored plurality of edge preserving type smoothing filters according to the direction determined in step Is further included.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記エッジ強度算出ステップにて算出した複数のエッジ強度の最大値及び最小値の差分が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度差分判定ステップを更に含み、前記平滑化ステップでは、前記差分が前記閾値を超えないと前記エッジ強度差分判定ステップにて判定した場合、エッジ保存型でない平滑化フィルタを用いて前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化することを特徴とする。   The image processing method according to the present invention further includes an edge strength difference determination step for determining whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the plurality of edge strengths calculated in the edge strength calculation step exceeds a threshold value. In the smoothing step, when the edge strength difference determining step determines that the difference does not exceed the threshold value, the pixel value of the pixel of interest in the specific region is smoothed using a smoothing filter that is not an edge-preserving type. It is characterized by doing.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記平滑化ステップによる平滑化結果を適用するか否かを判定する適用判定ステップを更に含み、前記入力画像の各画素の画素値を、前記平滑化ステップにて平滑化した画素値、又は、平滑化していない元の画素値のいずれかとした出力画像を生成することを特徴とする。   The image processing method according to the present invention further includes an application determination step for determining whether or not to apply a smoothing result obtained by the smoothing step, and the pixel value of each pixel of the input image is determined by the smoothing step. An output image having either the pixel value smoothed in step 1 or the original pixel value not smoothed is generated.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に対してラプラシアンフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を算出する第2のエッジ強度算出ステップと、該第2のエッジ強度算出ステップにて算出した強度が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度判定ステップとを含み、前記適用判定ステップでは、前記強度が前記閾値を超えると前記エッジ強度判定ステップにて判定した場合、前記平滑化ステップによる平滑化結果を適用すると判定し、前記強度が前記閾値を超えないと前記エッジ強度判定ステップにて判定した場合、前記平滑化ステップによる平滑化結果を適用しないと判定することを特徴とする。   In the image processing method according to the present invention, a second edge that calculates a strength of an edge component included in the specific region by performing filter processing using a Laplacian filter on the specific region extracted in the specific region extraction step. An intensity calculation step, and an edge intensity determination step for determining whether the intensity calculated in the second edge intensity calculation step exceeds a threshold value. In the application determination step, when the intensity exceeds the threshold value If it is determined in the edge strength determination step, it is determined that the smoothing result in the smoothing step is applied, and if it is determined in the edge strength determination step that the strength does not exceed the threshold, the smoothing step It is determined that the smoothing result is not applied.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域内にて特定方向に隣接する画素間の画素値の増減回数を算出する増減回数算出ステップと、該増減回数算出ステップにて算出した増減回数が閾値を超えるか否かを判定する増減回数判定ステップとを含み、前記適用判定ステップでは、前記増減回数が前記閾値を超えないと前記増減回数判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、前記増減回数が前記閾値を超えると前記増減回数判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定することを特徴とする。   Further, the image processing method according to the present invention includes an increase / decrease number calculation step for calculating the increase / decrease number of pixel values between pixels adjacent in a specific direction in the specific region extracted in the specific region extraction step, and the increase / decrease number An increase / decrease count determination step for determining whether or not the increase / decrease count calculated in the calculation step exceeds a threshold value. In the application determination step, the increase / decrease count determination step determines that the increase / decrease count does not exceed the threshold value. If it is determined that the smoothing result by the smoothing means is to be applied, and if the number of increase / decrease times exceeds the threshold value and the determination is made in the increase / decrease number determination step, the smoothing result by the smoothing means is not applied. It is characterized by doing.

また、本発明に係る画像処理方法は、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に含まれる注目画素の画素値、及び、前記平滑化ステップにより平滑化された画素値の差分を算出する平滑差分算出ステップと、該平滑差分算出ステップにて算出した差分が閾値を超えるか否かを判定する平滑差分判定ステップとを含み、前記適用判定ステップでは、前記差分が前記閾値を超えないと前記平滑差分判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、前記差分が前記閾値を超えると前記平滑差分判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定することを特徴とする。   In addition, the image processing method according to the present invention calculates a difference between a pixel value of a target pixel included in the specific area extracted in the specific area extraction step and a pixel value smoothed in the smoothing step. A difference calculating step, and a smoothing difference determining step for determining whether or not the difference calculated in the smoothing difference calculating step exceeds a threshold value. In the application determining step, if the difference does not exceed the threshold value, the smoothing When determined in the difference determining step, it is determined that the smoothing result by the smoothing unit is applied, and when the difference exceeds the threshold, the smoothing result by the smoothing unit is determined when determined in the smoothing difference determining step. Is determined not to apply.

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、該エッジ強度算出手段が算出した複数の強度を基に、前記複数方向とは異なる一又は複数の方向についてのエッジ成分の強度を推定するエッジ強度推定手段と、前記エッジ強度算出手段が算出した強度及び前記エッジ強度推定手段が推定した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段として動作させることを特徴とする。   Further, the computer program according to the present invention includes a specific area extracting means for extracting a specific area including a pixel of interest from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix, and an edge for each specific direction. A plurality of Sobel filters for storing different Sobel filters for detecting the intensity of the component, and a plurality of Sobels stored by the Sobel filter storage for the specific area extracted by the specific area extraction means. Based on the plurality of intensities calculated by the edge strength calculating means that performs filtering by a filter and calculates the strength of the edge component included in the specific region in a plurality of directions, the plurality of directions are different from the plurality of directions. Edge strength estimating means for estimating the strength of edge components in one or more directions, and the edge strength Strength calculating means has calculated strength and the edge strength estimation means has estimated based on the edge components included in the specific region is equal to or to operate as an edge direction determination means for determining the direction of extension.

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、該エッジ強度算出手段が算出した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段として動作させ、前記ソーベルフィルタ記憶手段は、前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXとを記憶していることを特徴とする。   Further, the computer program according to the present invention includes a specific area extracting means for extracting a specific area including a pixel of interest from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix, and an edge for each specific direction. A plurality of Sobel filters for storing different Sobel filters for detecting the intensity of the component, and a plurality of Sobels stored by the Sobel filter storage for the specific area extracted by the specific area extraction means. An edge strength calculation unit that performs filtering using a filter and calculates the strength of the edge component included in the specific region in a plurality of directions, and the edge component included in the specific region based on the strength calculated by the edge strength calculation unit Operating as edge direction determining means for determining the extending direction of the Sobel filter memory The stage includes a basic Sobel filter for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4, and an angle of 0 when the lateral angle of the input image is 0 [rad]. The corresponding basic Sobel filter is A, the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 2 is C, and the basic Sobel corresponding to the angle 3π / 4. When the filter is D and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the angle x given by the following equations (1) to (4) (where 0 <x <π) ), One or a plurality of extended Sobel filters X are stored.

0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)

本発明においては、複数のソーベルフィルタを用いて特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出し、算出した複数の強度に基づいてソーベルフィルタにて算出できない方向に関するエッジ成分の強度を推定する。算出及び推定したエッジ成分の強度を基に特定領域のエッジ成分の延在方向を決定する。
これによりソーベルフィルタが対応していない方向についてのエッジ成分の強度を推定して得ることができ、より多くの方向についてエッジ成分の方向を決定することができる。決定した方向に対応したエッジ保存型の平滑化フィルタを用いて平滑化を行うことで、エッジ成分により適したエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して精度のよい平滑化を行うことが可能となる。
In the present invention, the strength of edge components included in a specific region is calculated in a plurality of directions using a plurality of Sobel filters, and the strength of edge components in directions that cannot be calculated by the Sobel filter based on the calculated strengths Is estimated. The extending direction of the edge component in the specific region is determined based on the calculated and estimated strength of the edge component.
As a result, it is possible to estimate and obtain the strength of the edge component in the direction that the Sobel filter does not support, and to determine the direction of the edge component in more directions. By performing smoothing using an edge-preserving smoothing filter corresponding to the determined direction, it is possible to select an edge-preserving smoothing filter that is more suitable for the edge component and perform smoothing with high accuracy. Become.

また、本発明においては、ソーベルフィルタによるエッジ成分の強度の算出を少なくとも4方向について行い、算出した4つの強度に基づいて他の方向に関するエッジ成分の強度を推定する。
エッジ成分の強度の推定は、次のアルゴリズムにより行う。まず、推定すべき方向の強度を、その近傍の2方向について算出された2つの強度を基に、線形補間によって求める。次いで、近傍の2方向の強度を、ソーベルフィルタにより算出した4つの強度を基に線形補間によって求める。次いで、近傍の2方向について、ソーベルフィルタにより算出した強度と、線形補間によって求めた強度との誤差を算出する。次いで、推定すべき方向と近傍2方向との差に応じて、算出した各誤差に重み付けした平均値を算出する。算出した平均値を、線形補間によって求めた推定すべき方向の強度に加算した値を、この方向に関するエッジ成分の強度の推定値とする。
なお上記のアルゴリズムの演算を推定の都度行う必要はなく、上記のアルゴリズムに従って推定値を算出するための演算式を予め導き出しておいてもよい。エッジ成分の強度の推定を行う際には、予め導き出しておいた演算式に、ソーベルフィルタにより算出したエッジ成分の強度を代入することで、推定値を算出することができる。
In the present invention, the edge component strength is calculated in at least four directions by the Sobel filter, and the strength of the edge component in the other direction is estimated based on the calculated four strengths.
The strength of the edge component is estimated by the following algorithm. First, the intensity in the direction to be estimated is obtained by linear interpolation based on the two intensities calculated in the two neighboring directions. Next, intensities in two directions in the vicinity are obtained by linear interpolation based on the four intensities calculated by the Sobel filter. Next, an error between the intensity calculated by the Sobel filter and the intensity obtained by linear interpolation is calculated for the two adjacent directions. Next, an average value weighted to each calculated error is calculated according to the difference between the direction to be estimated and the two neighboring directions. A value obtained by adding the calculated average value to the intensity in the direction to be estimated obtained by linear interpolation is set as an estimated value of the edge component intensity in this direction.
In addition, it is not necessary to perform the calculation of the above algorithm every time of estimation, and an arithmetic expression for calculating the estimated value according to the above algorithm may be derived in advance. When estimating the strength of the edge component, the estimated value can be calculated by substituting the strength of the edge component calculated by the Sobel filter into an arithmetic expression derived in advance.

また、本発明においては、特定方向に関するエッジ成分の強度を算出するために記憶するソーベルフィルタを、4つの基本ソーベルフィルタ、及び、一又は複数の拡張ソーベルフィルタとする。基本ソーベルフィルタは、入力画像の横方向を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4方向のソーベルフィルタである。角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する拡張ソーベルフィルタXは、角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる。
0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
このように、従来用いられる4方向の基本ソーベルフィルタに加えて、角度xの拡張ソーベルフィルタを用いてエッジ成分の強度を算出することによって、より多くの方向についてエッジ成分の方向を決定することができる。決定した方向に対応したエッジ保存型の平滑化フィルタを用いて平滑化を行うことで、エッジ成分により適したエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して精度のよい平滑化を行うことが可能となる。
In the present invention, the Sobel filters stored for calculating the strength of the edge component in a specific direction are four basic Sobel filters and one or a plurality of extended Sobel filters. The basic Sobel filter is a four-direction Sobel filter corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4 when the horizontal direction of the input image is 0 [rad]. The extended Sobel filter X in the direction of the angle x (where 0 <x <π) is A, and the basic Sobel filter corresponding to the angle 0 is A, and the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 4 is B. When the basic Sobel filter corresponding to the angle π / 2 is C, the basic Sobel filter corresponding to the angle 3π / 4 is D, and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A). Are given by the following equations (1) to (4).
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)
In this way, the edge component direction is determined for more directions by calculating the strength of the edge component using an extended Sobel filter with an angle x in addition to the conventional four-direction basic Sobel filter. be able to. By performing smoothing using an edge-preserving smoothing filter corresponding to the determined direction, it is possible to select an edge-preserving smoothing filter that is more suitable for the edge component and perform smoothing with high accuracy. Become.

また、本発明においては、特定方向に関するエッジ成分の強度を算出するソーベルフィルタを、下記の(5)〜(8)式にて算出する。これにより、ソーベルフィルタを任意の方向(入力画像の横方向を0[rad]とした場合の任意の角度x)に拡張することができる。   In the present invention, the Sobel filter for calculating the strength of the edge component in the specific direction is calculated by the following equations (5) to (8). As a result, the Sobel filter can be expanded in an arbitrary direction (an arbitrary angle x when the horizontal direction of the input image is 0 [rad]).

Figure 0005634494
Figure 0005634494

また、本発明においては、特定方向のエッジ成分を保存して画素値を平滑化するエッジ保存型の平滑化フィルタを複数方向に関して記憶しておき、ソーベルフィルタを用いて決定したエッジ成分の方向に応じたエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して特定領域の平滑化を行う。これにより、エッジ成分を保存して特定領域からノイズなどを除去又は低減することができる。   In the present invention, an edge-preserving type smoothing filter that stores edge components in a specific direction and smoothes pixel values is stored for a plurality of directions, and the direction of edge components determined using a Sobel filter The specific area is smoothed by selecting an edge-preserving smoothing filter according to the above. As a result, the edge component can be stored and noise or the like can be removed or reduced from the specific region.

また、本発明においては、算出した複数のエッジ強度から最大値及び最小値を選択し、それらの差分が閾値を超えるか否かを判定する。差分が閾値を超えない場合、特定領域はエッジ成分が含まれない略平坦な画像であるとみなせるため、エッジ保存型ではない平滑化フィルタを用いて平滑化を行うことができる。   In the present invention, the maximum value and the minimum value are selected from the calculated plurality of edge strengths, and it is determined whether or not the difference between them exceeds a threshold value. When the difference does not exceed the threshold value, the specific region can be regarded as a substantially flat image that does not include an edge component, and thus smoothing can be performed using a smoothing filter that is not an edge-preserving type.

また、本発明においては、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化の処理結果を適用するか否かを一又は複数の条件に基づいて判定する。
例えば、入力画像が明確なエッジ又はパターン等を有する画像である場合、平滑化処理を行うことによって画質を劣化させる虞があるため、平滑化処理の結果を適用せずに元の画素値を採用する。
In the present invention, whether to apply a smoothing processing result using an edge-preserving smoothing filter is determined based on one or more conditions.
For example, if the input image is an image having a clear edge or pattern, the original pixel value is used without applying the result of the smoothing process because the image quality may be deteriorated by performing the smoothing process. To do.

例えば、抽出した特定領域に対してラプラシアンフィルタを用いたフィルタ処理を行い、特定領域に含まれるエッジ成分の強度を算出し、算出した強度が閾値を超えるか否かを判定する。エッジ成分の強度が閾値を超える場合には平滑化処理結果を適用し、閾値を超えない場合には平滑化処理結果を適用しない。   For example, filter processing using a Laplacian filter is performed on the extracted specific region, the strength of the edge component included in the specific region is calculated, and it is determined whether or not the calculated strength exceeds a threshold value. When the edge component intensity exceeds the threshold value, the smoothing process result is applied. When the edge component intensity does not exceed the threshold value, the smoothing process result is not applied.

また例えば、入力画像が1画素単位などの細かいテクスチャを含む画像である場合、その配列などによってはエッジ強度が小さく判定され、エッジ保存型の平滑化フィルタにてそのエッジが保存されずに平滑化処理がなされ、テクスチャが不明瞭になるなどの虞がある。そこで、特定領域内の画素の振動数(画素値の増減回数)を算出し、算出した振動数が閾値より大きい場合には、この特定領域がテクスチャ領域であるとみなし、平滑化処理の結果を適用しない。これにより、平滑化処理によってテクスチャが劣化することを防止できる。   Also, for example, if the input image is an image containing fine textures such as one pixel unit, the edge strength is determined to be small depending on the arrangement, etc., and the edges are smoothed without being saved by the edge preserving type smoothing filter. There is a possibility that the texture is unclear due to the processing. Therefore, the frequency of the pixels in the specific region (the number of increase / decrease of the pixel value) is calculated. If the calculated frequency is larger than the threshold value, the specific region is regarded as a texture region, and the result of the smoothing process is calculated. Does not apply. Thereby, it is possible to prevent the texture from being deteriorated by the smoothing process.

また例えば、特定領域内にて注目画素のみ他の画素とは大きく画素値が異なる場合、これがテクスチャであるか又はノイズであるかを判別することは難しい。このような場合に平滑化の影響を低減するため、平滑化処理の前後における注目画素の画素値の差分を算出する。算出した差分が閾値を超える場合、平滑化処理の結果を適用しない。これにより平滑化の影響を閾値内に抑えることができる。   Further, for example, when only the target pixel in the specific area is greatly different from other pixels, it is difficult to determine whether this is texture or noise. In such a case, in order to reduce the influence of smoothing, the difference between the pixel values of the target pixel before and after the smoothing process is calculated. When the calculated difference exceeds the threshold value, the result of the smoothing process is not applied. Thereby, the influence of smoothing can be suppressed within the threshold value.

本発明では、ソーベルフィルタにより複数方向のエッジ成分の強度を算出し、算出した強度に基づいてその他の方向に関するエッジ成分の強度を推定する。また本発明では、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4方向の基本ソーベルフィルタに加えて、角度xの方向に対応する拡張ソーベルフィルタを用いてエッジ成分の強度を算出する。これらにより、より多くの方向に関するエッジ成分の強度を得ることができ、エッジ成分の方向をより精度よく決定することができる。よって、エッジ成分により適したエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して精度のよい平滑化を行うことができるため、ノイズを精度よく除去又は低減した高品質な出力画像を生成することができる。   In the present invention, the strength of edge components in a plurality of directions is calculated by a Sobel filter, and the strength of edge components in other directions is estimated based on the calculated strength. In the present invention, in addition to the four-direction basic Sobel filters corresponding to the angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4, an extended Sobel filter corresponding to the direction of the angle x is used. Calculate the intensity. As a result, the strength of the edge component in more directions can be obtained, and the direction of the edge component can be determined more accurately. Therefore, it is possible to select an edge-preserving smoothing filter that is more suitable for the edge component and perform smoothing with high accuracy, and thus it is possible to generate a high-quality output image in which noise is accurately removed or reduced.

本実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the display apparatus which concerns on this Embodiment. 画像処理部の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of an image process part. 画像処理部によるノイズ除去処理の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the noise removal process by an image process part. 画像処理部が行う平滑化判定処理の手順の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the procedure of the smoothing determination process which an image process part performs. ステップS21にて行う水平方向判定処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the horizontal direction determination process performed in step S21. 画像処理装置が行う水平方向判定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the horizontal direction determination process which an image processing apparatus performs. ステップS22にて行う垂直方向判定処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the vertical direction determination process performed in step S22. ノイズ境界方向決定処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a noise boundary direction determination process. ノイズ境界位置決定処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a noise boundary position determination process. 平滑化フィルタの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a smoothing filter. 平滑化フィルタの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a smoothing filter. エッジ保存型の平滑化フィルタの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the edge preservation | save type smoothing filter. エッジ保存型の平滑化フィルタの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the edge preservation | save type smoothing filter. エッジ保存型の平滑化フィルタの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the edge preservation | save type smoothing filter. 方向判定のためのソーベルフィルタの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the Sobel filter for direction determination. ソーベルフィルタにより算出される値と角度との対応の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a response | compatibility with the value calculated by a Sobel filter, and an angle. 強度推定のための補間処理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the interpolation process for intensity | strength estimation. ソーベルフィルタにより算出される値と角度との対応の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a response | compatibility with the value calculated by a Sobel filter, and an angle. エッジ保存型の平滑化処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of an edge preservation | save type smoothing process. ラプラシアンフィルタを用いたエッジ量判定を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating edge amount determination using a Laplacian filter. 振動数に基づく適用判定を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the application determination based on a frequency. 振動数に基づく適用判定を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the application determination based on a frequency. 適用判定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of an application determination process. 適用判定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of an application determination process. 変形例に係るPCの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of PC concerning a modification.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。なお本実施の形態においては、PC(Personal Computer)などの外部装置からの入力画像に対してノイズを除去又は低減する画像処理を行って液晶パネルなどの表示部に画像を表示する表示装置を例に、画像処理装置、画像処理方法及びコンピュータプログラムの構成を説明する。図1は、本実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図において1は表示装置であり、PC5などの外部装置から入力される静止画像又は動画像に対して種々の画像処理を施し、液晶パネル13に表示する処理を行う装置である。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. In the present embodiment, a display device that displays an image on a display unit such as a liquid crystal panel by performing image processing for removing or reducing noise on an input image from an external device such as a PC (Personal Computer) is taken as an example. Next, the configuration of the image processing apparatus, the image processing method, and the computer program will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a display device according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a display device, which is a device that performs various image processing on a still image or a moving image input from an external device such as the PC 5 and displays it on the liquid crystal panel 13.

表示装置1は、PC5からの入力画像に基づいて液晶パネル13を駆動するための画像入力部16、画像伸張部17、画像処理部20及びパネル駆動部18等を備えている。また表示装置1は、液晶パネル13の背面へ表示のための光を照射するバックライト14、及びこれを駆動するライト駆動部15を備えている。また表示装置1は、ユーザの操作を受け付ける操作部12、及び、受け付けた操作に応じて装置内の各部の動作を制御する制御部11を備えている。   The display device 1 includes an image input unit 16 for driving the liquid crystal panel 13 based on an input image from the PC 5, an image expansion unit 17, an image processing unit 20, a panel drive unit 18, and the like. The display device 1 also includes a backlight 14 that irradiates light for display onto the back surface of the liquid crystal panel 13 and a light driving unit 15 that drives the backlight 14. In addition, the display device 1 includes an operation unit 12 that receives a user operation, and a control unit 11 that controls the operation of each unit in the device according to the received operation.

制御部11は、CPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等の演算処理装置を用いて構成されている。操作部12は、表示装置1の筐体の正面周縁部又は側面等に配された一又は複数のスイッチなどを有し、これらのスイッチによってユーザの操作を受け付け、受け付けた操作内容を制御部11へ通知する。例えばユーザは画像表示に係る明るさ設定又はカラーバランス設定の変更操作を操作部12にて行うことができ、制御部11は、操作部12にて受け付けた設定内容に応じて、装置内の各部の動作を制御する。   The control part 11 is comprised using arithmetic processing units, such as CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit). The operation unit 12 includes one or a plurality of switches arranged on the front peripheral edge or the side surface of the casing of the display device 1. The operation unit 12 receives a user operation using these switches, and the received operation content is displayed on the control unit 11. To notify. For example, the user can perform an operation for changing the brightness setting or the color balance setting related to the image display using the operation unit 12, and the control unit 11 can change each unit in the apparatus according to the setting content received by the operation unit 12. To control the operation.

画像入力部16は、外部機器を接続するための接続端子を有し、PC5等の外部装置が映像信号用のケーブルを介して接続される。本実施の形態においては、PC5から表示装置1へMPEG又はJPEG等の圧縮方式で圧縮された画像データが入力画像として入力される。画像入力部16は、PC5からの入力画像を画像伸張部17へ与える。画像伸張部17は、画像入力部16からの入力画像を、それぞれの圧縮方式に対応した方法で伸張し、画像処理部20へ与える。   The image input unit 16 has a connection terminal for connecting an external device, and an external device such as the PC 5 is connected via a cable for video signals. In the present embodiment, image data compressed by a compression method such as MPEG or JPEG is input from the PC 5 to the display device 1 as an input image. The image input unit 16 gives an input image from the PC 5 to the image expansion unit 17. The image expansion unit 17 expands the input image from the image input unit 16 by a method corresponding to each compression method, and gives the image to the image processing unit 20.

画像処理部20は、画像伸張部17から与えられた入力画像に対して、種々の画像処理を施すことができる。本実施の形態において、画像処理部20は、入力画像に含まれるブロックノイズなどの階段状ノイズを除去(又は低減)する画像処理を行うことができる。なお画像処理部20が行うノイズ除去の画像処理の詳細については後述する。画像処理部20は、画像処理を施した画像をパネル駆動部18へ与える。   The image processing unit 20 can perform various image processes on the input image given from the image expansion unit 17. In the present embodiment, the image processing unit 20 can perform image processing to remove (or reduce) stepped noise such as block noise included in the input image. Details of image processing for noise removal performed by the image processing unit 20 will be described later. The image processing unit 20 gives the image subjected to the image processing to the panel driving unit 18.

パネル駆動部18は、画像処理部20から与えられた入力画像に応じて、液晶パネル13を構成する各画素を駆動するための駆動信号を生成して出力する。液晶パネル13は、複数の画素がマトリクス状に配され、各画素の透過率をパネル駆動部18からの駆動信号に応じて変化させることにより画像を表示する表示デバイスである。   The panel drive unit 18 generates and outputs a drive signal for driving each pixel constituting the liquid crystal panel 13 in accordance with the input image given from the image processing unit 20. The liquid crystal panel 13 is a display device that displays an image by arranging a plurality of pixels in a matrix and changing the transmittance of each pixel according to a drive signal from the panel drive unit 18.

バックライト14は、例えばLED(Light Emitting Diode)又はCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)等の光源を用いて構成され、液晶パネル13の背面に光を照射する。バックライト14は、ライト駆動部15から与えられる駆動電圧又は駆動電流により発光する。ライト駆動部15は、制御部11からの制御信号に応じて駆動電圧又は駆動電流を生成し、バックライト14へ出力する。制御部11は、例えば操作部12にて受け付けた明るさ設定などに応じてバックライト14の駆動量を決定し、決定した駆動量に応じた制御信号をライト駆動部15へ出力する。   The backlight 14 is configured using a light source such as an LED (Light Emitting Diode) or a CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), and irradiates the back surface of the liquid crystal panel 13 with light. The backlight 14 emits light by a driving voltage or a driving current given from the light driving unit 15. The light driving unit 15 generates a driving voltage or a driving current according to a control signal from the control unit 11 and outputs the driving voltage or driving current to the backlight 14. For example, the control unit 11 determines the drive amount of the backlight 14 according to the brightness setting received by the operation unit 12, and outputs a control signal corresponding to the determined drive amount to the light drive unit 15.

図2は、画像処理部20の一構成例を示すブロック図であり、入力画像からのノイズ除去処理に関するブロックを図示してある。画像処理部20は、入力画像から特定サイズの領域を抽出する特定領域抽出部21を備えている。特定領域抽出部21は、入力画像中の一の画素(以下、注目画素という)に対して、この注目画素を中心とした例えば5×5画素の特定領域を抽出する処理を行う。特定領域抽出部21が抽出した特定領域は、平滑化判定部22、第1平滑化部23、第2平滑化部24、適用判定部25及び画素値選択部26へ与えられる。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the image processing unit 20, and illustrates blocks related to noise removal processing from an input image. The image processing unit 20 includes a specific region extracting unit 21 that extracts a region of a specific size from the input image. The specific area extraction unit 21 performs a process of extracting a specific area of, for example, 5 × 5 pixels centered on the target pixel for one pixel (hereinafter referred to as the target pixel) in the input image. The specific region extracted by the specific region extraction unit 21 is given to the smoothing determination unit 22, the first smoothing unit 23, the second smoothing unit 24, the application determination unit 25, and the pixel value selection unit 26.

平滑化判定部22は、特定領域抽出部21が抽出した特定領域に含まれる複数の画素の画素値及びその変化等を調べることにより、特定領域に含まれる注目画素の平滑化を実施するか否かを判定する処理を行う。平滑化判定部22は、平滑化処理の実施可否を画素値選択部26へ通知する。また平滑化判定部22は、特定領域内にノイズ境界が存在する場合、特定領域内におけるノイズ境界の方向及び位置を決定する処理を行う。平滑化判定部22は、決定したノイズ境界の方向及び位置を第1平滑化部23へ与える。   Whether the smoothing determination unit 22 performs the smoothing of the pixel of interest included in the specific region by examining the pixel values of the plurality of pixels included in the specific region extracted by the specific region extraction unit 21 and changes thereof. The process which determines is performed. The smoothing determination unit 22 notifies the pixel value selection unit 26 of whether or not smoothing processing can be performed. Moreover, the smoothing determination part 22 performs the process which determines the direction and position of a noise boundary in a specific area, when a noise boundary exists in a specific area. The smoothing determination unit 22 gives the determined direction and position of the noise boundary to the first smoothing unit 23.

第1平滑化部23は、複数の平滑化フィルタを記憶しており、これらの中から一の平滑化フィルタを選択して特定領域に対するフィルタリング処理を行うことにより画像の平滑化を行う。第1平滑部23は、平滑化判定部22から与えられたノイズ境界の方向及び位置に応じて一の平滑化フィルタを選択する。第1平滑化部23は、平滑化フィルタによって特定領域を平滑化した結果、即ち平滑化された特定領域の注目画素の画素値を画素値選択部26へ与える。   The first smoothing unit 23 stores a plurality of smoothing filters, and smoothes the image by selecting one of the smoothing filters and performing a filtering process on a specific region. The first smoothing unit 23 selects one smoothing filter according to the direction and position of the noise boundary given from the smoothing determination unit 22. The first smoothing unit 23 supplies the pixel value selection unit 26 with the result of smoothing the specific area by the smoothing filter, that is, the pixel value of the pixel of interest in the smoothed specific area.

第2平滑化部24は、特定領域に対してエッジ保存型の平滑化フィルタを用いたフィルタリング処理を行う。エッジ保存型の平滑化フィルタは、特定領域に含まれる高周波成分(エッジなど)を保存して画素値を平滑化することができ、画質に大きな劣化を生じさせないフィルタリング処理を行うことが可能である。第2平滑部24は、エッジ方向に対応した複数のエッジ保存型の平滑化フィルタを記憶しており、特定領域に含まれるエッジの方向を判定し、エッジ方向に応じたフィルタを用いて平滑化を行う。第2平滑化部24は、エッジ保存型の平滑化フィルタによって特定領域を平滑化した結果、即ち平滑化された特定領域の注目画素の画素値を画素値選択部26へ与える。また第2平滑化部24による平滑化結果は、適用判定部25へも与えられる。   The second smoothing unit 24 performs a filtering process using an edge-preserving smoothing filter on the specific region. An edge-preserving smoothing filter can store high-frequency components (such as edges) included in a specific region to smooth pixel values, and can perform filtering processing that does not cause significant deterioration in image quality. . The second smoothing unit 24 stores a plurality of edge-preserving smoothing filters corresponding to the edge direction, determines the direction of the edge included in the specific region, and smoothes using the filter corresponding to the edge direction. I do. The second smoothing unit 24 gives the pixel value selection unit 26 the result of smoothing the specific region by the edge-preserving smoothing filter, that is, the pixel value of the target pixel in the smoothed specific region. The smoothing result by the second smoothing unit 24 is also given to the application determining unit 25.

適用判定部25は、特定領域の画素値の特徴及び/又は第2平滑化部24による平滑化結果等に基づいて、第2平滑化部24による平滑化結果を適用するか否かの判定を行う。適用判定部25は、例えば特定領域内のエッジ成分の量、特定領域内の画素値の変化パターン、及び/又は、第2平滑化部24による平滑化前後の画素値の差等に基づいて判定を行う。適用判定部25は、判定結果を画素値選択部26へ与える。   The application determining unit 25 determines whether to apply the smoothing result by the second smoothing unit 24 based on the feature of the pixel value of the specific region and / or the smoothing result by the second smoothing unit 24, or the like. Do. The application determination unit 25 determines, for example, based on the amount of edge component in the specific region, the change pattern of the pixel value in the specific region, and / or the difference in pixel values before and after smoothing by the second smoothing unit 24. I do. The application determination unit 25 gives the determination result to the pixel value selection unit 26.

画素値選択部26には、入力画像の注目画素に対して、第1平滑化部にて平滑化された画素値、第2平滑化部にて平滑化された画素値、及び、平滑化が行われていない元の画素値の3つの画素値が入力される。画素値選択部26は、平滑化判定部22が判定した平滑化処理の実施可否、及び、適用判定部25による判定結果に応じて、入力された3つの画素値から1つの画素値を選択して出力する。   In the pixel value selection unit 26, the pixel value smoothed by the first smoothing unit, the pixel value smoothed by the second smoothing unit, and the smoothing are performed on the target pixel of the input image. Three pixel values of the original pixel values that have not been performed are input. The pixel value selection unit 26 selects one pixel value from the three input pixel values according to whether or not the smoothing process determined by the smoothing determination unit 22 is performed and the determination result by the application determination unit 25. Output.

平滑化判定部22にて平滑化処理を行うと判定された場合、画素値選択部26は、第1平滑化部23にて平滑化された画素値を選択して出力する。平滑化判定部22にて平滑化処理を行わない判定され、且つ、適用判定部25にて適用すると判定された場合、画素値選択部26は、第2平滑化部24にて平滑化された画素値を選択して出力する。平滑化判定部22にて平滑化処理を行わない判定され、且つ、適用判定部25にて適用しないと判定された場合、画素値選択部26は、平滑化が行われていない元の画素値を選択して出力する。   When it is determined that the smoothing determination unit 22 performs the smoothing process, the pixel value selection unit 26 selects and outputs the pixel value smoothed by the first smoothing unit 23. When it is determined that the smoothing determination unit 22 does not perform the smoothing process and the application determination unit 25 determines to apply, the pixel value selection unit 26 is smoothed by the second smoothing unit 24. Select and output pixel values. When it is determined that the smoothing determination unit 22 does not perform the smoothing process and the application determination unit 25 determines that the smoothing process is not performed, the pixel value selection unit 26 selects the original pixel value that has not been smoothed. Select to output.

画像処理部20は、入力画像の全ての画素について特定領域抽出部21〜画素値選択部26の処理を行うことによって、出力画像を生成することができ、生成した画像をパネル駆動部18へ出力する。なお、図2のブロック図に示した画像処理部20は、第1平滑化部23及び第2平滑部24等が並列的に処理を行って、各処理の処理結果を最終的に選択する構成であるが、これに限るものではない。画像処理部20は、以下に示すように平滑化処理を行うか否かの条件判定を逐次的に行い、条件を満たす場合にいずれか一方の平滑化処理を行う構成としてもよい。   The image processing unit 20 can generate an output image by performing the processing of the specific area extraction unit 21 to the pixel value selection unit 26 for all the pixels of the input image, and outputs the generated image to the panel drive unit 18. To do. The image processing unit 20 shown in the block diagram of FIG. 2 has a configuration in which the first smoothing unit 23, the second smoothing unit 24, and the like perform processing in parallel and finally select the processing result of each processing. However, it is not limited to this. The image processing unit 20 may sequentially determine whether or not to perform the smoothing process as described below, and may perform one of the smoothing processes when the condition is satisfied.

図3は、画像処理部20によるノイズ除去処理の手順の一例を示すフローチャートである。画像処理部20は、画像伸張部17からの入力画像から一の注目画素を選択し(ステップS1)、選択した注目画素を含む所定サイズの特定領域を抽出する(ステップS2)。次いで画像処理部20は、抽出した特定領域に対して平滑化判定処理を行い(ステップS3)、平滑化判定処理にて特定領域内の注目画素に対する平滑化処理を実施すると判定されたか否かを調べる(ステップS4)。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a procedure of noise removal processing by the image processing unit 20. The image processing unit 20 selects one target pixel from the input image from the image expansion unit 17 (step S1), and extracts a specific area having a predetermined size including the selected target pixel (step S2). Next, the image processing unit 20 performs a smoothing determination process on the extracted specific area (step S3), and determines whether or not it is determined in the smoothing determination process to perform the smoothing process on the target pixel in the specific area. Check (step S4).

平滑化処理を実施すると判定された場合(S4:YES)、画像処理部20は、平滑化フィルタを用いて特定領域のフィルタリング処理を行う(ステップS5)。このとき画像処理部20は、平滑化判定処理にて決定されるノイズ境界の方向及び位置に基づいて、予め記憶した複数の平滑化フィルタから一の平滑化フィルタを選択してフィルタリング処理を行う。画像処理部20は、平滑化フィルタによるフィルタリング処理が施された特定領域の注目画素の画素値を処理結果として出力する(ステップS6)。   When it is determined that the smoothing process is to be performed (S4: YES), the image processing unit 20 performs the filtering process for the specific region using the smoothing filter (step S5). At this time, the image processing unit 20 performs filtering processing by selecting one smoothing filter from a plurality of prestored smoothing filters based on the direction and position of the noise boundary determined in the smoothing determination processing. The image processing unit 20 outputs the pixel value of the target pixel in the specific region that has been subjected to the filtering process using the smoothing filter as a processing result (step S6).

また平滑化処理を実施しないと判定された場合(S4:NO)、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いて特定領域のフィルタリング処理を行うと共に(ステップS7)、このフィルタリング処理の結果に関する適用判定処理を行う(ステップS8)。このとき画像処理部20は、特定領域に含まれるエッジの方向などに基づいて、予め記憶した複数のエッジ保存型の平滑化フィルタから一つを選択してフィルタリング処理を行う。また画像処理部20は、特定領域内のエッジ成分の量、特定領域内の画素値の変化パターン及びステップS7での平滑化結果等のうちの一又は複数の条件に基づいて適用判定処理を行う。   When it is determined that the smoothing process is not performed (S4: NO), the image processing unit 20 performs the filtering process for the specific region using the edge preserving type smoothing filter (step S7), and the filtering process. An application determination process related to the result is performed (step S8). At this time, the image processing unit 20 performs filtering processing by selecting one of a plurality of edge-preserving smoothing filters stored in advance based on the direction of the edge included in the specific region. Further, the image processing unit 20 performs application determination processing based on one or more conditions among the amount of edge components in the specific region, the change pattern of the pixel value in the specific region, the smoothing result in step S7, and the like. .

適用判定処理により、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタのフィルタリング処理の結果を適用するか否かを判定する(ステップS9)。適用すると判定した場合(S9:YES)、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタによるフィルタリング処理が施された特定領域の注目画素の画素値を処理結果として出力する(ステップS10)。また適用しないと判定した場合(S9:NO)、画像処理部20は、ステップS1にて選択した注目画素の画素値を出力する(ステップS11)。   Through the application determination process, the image processing unit 20 determines whether to apply the result of the filtering process of the edge-preserving smoothing filter (step S9). When it determines with applying (S9: YES), the image process part 20 outputs the pixel value of the attention pixel of the specific area | region which was filtered by the edge preservation | save type smoothing filter as a processing result (step S10). If it is determined not to be applied (S9: NO), the image processing unit 20 outputs the pixel value of the target pixel selected in step S1 (step S11).

画像処理部20は、上記のステップS1〜S11の処理を入力画像の全画素について繰り返し行うことによって、出力画像を生成することができる。生成される出力画像の各画素は、入力画像の各画素に対して、平滑化フィルタによるフィルタリング処理を行った画素、エッジ保存型の平滑化フィルタによるフィルタリング処理を行った画素、又は、平滑化を行っていない画素(入力画像と同じ画素)のいずれかであり、出力画像は入力画像からブロックノイズなどの階段状ノイズが除去又は低減された画像となる。   The image processing unit 20 can generate an output image by repeatedly performing the processes in steps S1 to S11 described above for all the pixels of the input image. Each pixel of the output image to be generated is a pixel obtained by performing filtering using a smoothing filter on each pixel of the input image, a pixel obtained by performing filtering using an edge preserving smoothing filter, or smoothing. Any pixel that has not been performed (the same pixel as the input image), and the output image is an image in which staircase noise such as block noise has been removed or reduced from the input image.

<1.平滑化判定処理>
<1−1.処理概要>
次に、画像処理部20が行う平滑化判定処理について説明する。平滑化判定処理は、図2の平滑化判定部22が行う処理であり、図3のステップS3にて行う処理である。図4は、画像処理部20が行う平滑化判定処理の手順の概略を示すフローチャートである。まず画像処理部20は、入力画像から抽出した特定領域について、水平方向(横方向)の判定処理(ステップS21)及び垂直方向(縦方向)の判定処理(ステップS22)を行って、特定領域に含まれる注目画素を平滑化処理の対象とするか否かを判定する(ステップS23)。注目画素を平滑化処理の対象としないと判定した場合(S23:NO)、画像処理部20は、平滑化判定処理を終了する。
<1. Smoothing judgment processing>
<1-1. Process Overview>
Next, the smoothing determination process performed by the image processing unit 20 will be described. The smoothing determination process is a process performed by the smoothing determination unit 22 in FIG. 2, and is a process performed in step S3 in FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating an outline of the procedure of the smoothing determination process performed by the image processing unit 20. First, the image processing unit 20 performs a horizontal direction (horizontal direction) determination process (step S21) and a vertical direction (longitudinal direction) determination process (step S22) on the specific area extracted from the input image, and sets the specific area. It is determined whether or not the included pixel of interest is to be smoothed (step S23). If it is determined that the target pixel is not subject to the smoothing process (S23: NO), the image processing unit 20 ends the smoothing determination process.

注目画素を平滑化処理の対象とすると判定した場合(S23:YES)、画像処理部20は、特定領域内に存在するノイズ境界の方向決定処理を行う(ステップS24)。方向決定処理の結果から、画像処理部20は、特定領域内に水平方向又は垂直方向のいずれか一方向に延在するノイズ境界が存在するか否かを判定する(ステップS25)。   When it is determined that the target pixel is the target of the smoothing process (S23: YES), the image processing unit 20 performs a direction determination process for the noise boundary existing in the specific area (step S24). From the result of the direction determination process, the image processing unit 20 determines whether or not a noise boundary extending in one of the horizontal direction and the vertical direction exists in the specific region (step S25).

水平方向又は垂直方向のノイズ境界が存在しないと判定した場合(S25:NO)、画像処理部20は、特定領域内に他の方向に延在するノイズ境界が存在するか否かを判定する(ステップS26)。ここで、他の方向に延在するノイズ境界とは、例えば特定領域内に斜め45°若しくは135°等の方向に延在するノイズ境界、又は、例えば特定領域内に水平方向及び垂直方向に延在するL字型、T字型若しくは十字型等のノイズ境界などである。他の方向のノイズ境界が存在すると判定した場合(S26:YES)、画像処理部20は、平滑化判定処理を終了する。   When it is determined that there is no noise boundary in the horizontal direction or the vertical direction (S25: NO), the image processing unit 20 determines whether there is a noise boundary extending in another direction in the specific region ( Step S26). Here, the noise boundary extending in the other direction is, for example, a noise boundary extending in a specific direction such as 45 ° or 135 ° in the specific region, or extending in the horizontal direction and the vertical direction in the specific region, for example. It is a noise boundary such as an existing L-shape, T-shape, or cross shape. If it is determined that there is a noise boundary in another direction (S26: YES), the image processing unit 20 ends the smoothing determination process.

また特定領域内にいずれのノイズ境界も存在しない場合、この特定領域はブロックノイズの内部領域に相当するとみなすことができる。そこで、特定領域内に他の方向のノイズ境界が存在しないと判定した場合(S26:NO)、画像処理部20は、特定領域のサイズが所定サイズであるか否かを判定する(ステップS27)。特定領域が所定サイズでない場合(S27:NO)、画像処理部20は、特定領域を拡大し(ステップS28)、ステップS24へ処理を戻して、ノイズ境界の方向決定処理を再び行う。特定領域が所定サイズの場合(S27:YES)、画像処理部20は、平滑化判定処理を終了する。   If no noise boundary exists in the specific area, the specific area can be regarded as corresponding to an internal area of block noise. Therefore, when it is determined that there is no noise boundary in another direction in the specific area (S26: NO), the image processing unit 20 determines whether or not the size of the specific area is a predetermined size (step S27). . If the specific area is not the predetermined size (S27: NO), the image processing unit 20 enlarges the specific area (step S28), returns to step S24, and performs the noise boundary direction determination process again. If the specific area has a predetermined size (S27: YES), the image processing unit 20 ends the smoothing determination process.

特定領域内に水平方向又は垂直方向のノイズ境界が存在すると判定した場合(S25:YES)、画像処理部20は、特定領域内におけるノイズ境界の位置決定処理を行って(ステップS29)、平滑化判定処理を終了する。   If it is determined that a horizontal or vertical noise boundary exists in the specific area (S25: YES), the image processing unit 20 performs a noise boundary position determination process in the specific area (step S29), and smoothes it. The determination process ends.

<1−2.水平垂直判定>
図5は、ステップS21にて行う水平方向判定処理を説明するための模式図である。画像処理部20は、入力画像から一の注目画素を選択し、この注目画素を含む所定サイズ(図示の例では5×5画素)の特定領域100を抽出する。なお本図においては、特定領域100内の注目画素に、ハッチングを付して示してある。水平方向判定処理において、画像処理部20は、まず特定領域100において水平方向に隣接する画素間の画素値の1次微分値(即ち、隣接画素間の画素値の差分)を算出する。これにより画像処理部20は、4×5の1次微分値により構成される水平1次微分値マトリクス101を得る。画像処理部20は、水平1次微分値マトリクス101の各1次微分値の絶対値と予め決定された閾値との比較により、水平1次微分値マトリクス101を2値化する(例えば1次微分値の絶対値≧閾値の場合に1、1次微分値の絶対値<閾値の場合に0とする)。次いで画像処理部20は、水平方向に並ぶ4つの2値化された1次微分値に対してOR(論理和)演算を行い、5つの演算結果で構成される水平1次微分値OR列102を得る。
<1-2. Horizontal / Vertical judgment>
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the horizontal direction determination processing performed in step S21. The image processing unit 20 selects one target pixel from the input image, and extracts a specific area 100 having a predetermined size (5 × 5 pixels in the illustrated example) including the target pixel. In the drawing, the pixel of interest in the specific area 100 is shown with hatching. In the horizontal direction determination process, the image processing unit 20 first calculates a primary differential value of a pixel value between pixels adjacent in the horizontal direction in the specific region 100 (that is, a difference in pixel value between adjacent pixels). As a result, the image processing unit 20 obtains a horizontal primary differential value matrix 101 composed of 4 × 5 primary differential values. The image processing unit 20 binarizes the horizontal primary differential value matrix 101 by comparing the absolute value of each primary differential value of the horizontal primary differential value matrix 101 with a predetermined threshold value (for example, the primary differential value matrix). 1 when the absolute value of the value ≧ the threshold value, and 0 when the absolute value of the primary differential value <the threshold value). Next, the image processing unit 20 performs an OR (logical sum) operation on the four binarized primary differential values arranged in the horizontal direction, and a horizontal primary differential value OR sequence 102 composed of five calculation results. Get.

また画像処理部20は、水平1次微分値マトリクス101において水平方向に隣接する1次微分値の微分値(即ち2次微分値)を算出する。これにより画像処理部20は、3×5の2次微分値により構成される水平2次微分値マトリクス103を得る。画像処理部20は、水平2次微分値マトリクス103の各2次微分値の絶対値と予め決定された閾値との比較により、水平2次微分値マトリクス103を2値化する(例えば2次微分値の絶対値≧閾値の場合に1、2次微分値の絶対値<閾値の場合に0とする)。次いで画像処理部20は、水平方向に並ぶ3つの2値化された2次微分値に対してOR演算を行い、5つの演算結果で構成される水平2次微分値OR列104を得る。なお1次微分値を2値化するための閾値と、2次微分値を2値化するための閾値とは、同じ値であっても異なる値であってもよく、表示装置1の設計段階などにおいて決定される。   Further, the image processing unit 20 calculates a differential value (that is, a secondary differential value) of primary differential values adjacent in the horizontal direction in the horizontal primary differential value matrix 101. As a result, the image processing unit 20 obtains a horizontal secondary differential value matrix 103 composed of 3 × 5 secondary differential values. The image processing unit 20 binarizes the horizontal secondary differential value matrix 103 by comparing the absolute value of each secondary differential value of the horizontal secondary differential value matrix 103 with a predetermined threshold (for example, secondary differential value). If the absolute value of the value ≧ the threshold value, the absolute value of the first and second differential values <0 if the threshold value is satisfied). Next, the image processing unit 20 performs an OR operation on the three binarized secondary differential values arranged in the horizontal direction, and obtains a horizontal secondary differential value OR sequence 104 composed of five calculation results. The threshold for binarizing the primary differential value and the threshold for binarizing the secondary differential value may be the same value or different values, and the design stage of the display device 1 And so on.

次いで画像処理部20は、水平1次微分値OR列102と水平2次微分値OR列104との対応位置において2つの値のOR演算を行い、5つの演算結果で構成される水平OR列105を得る。画像処理部20は、水平OR列105の上位3つの値(即ち1番目〜3番目の値)のOR演算を行って水平上位OR値106を得ると共に、下位3つの値(即ち3番目〜5番目の値)のOR演算を行って水平下位OR値107を得る。更に画像処理部20は、水平上位OR値106と水平下位OR値107とのAND演算を行って、水平方向判定結果108を得る。   Next, the image processing unit 20 performs an OR operation of two values at corresponding positions of the horizontal primary differential value OR sequence 102 and the horizontal secondary differential value OR sequence 104, and a horizontal OR sequence 105 constituted by five calculation results. Get. The image processing unit 20 performs an OR operation on the upper three values (that is, the first to third values) of the horizontal OR column 105 to obtain the horizontal upper OR value 106, and the lower three values (that is, the third to fifth values). The horizontal lower OR value 107 is obtained by performing an OR operation of the (th value). Further, the image processing unit 20 performs an AND operation on the horizontal upper OR value 106 and the horizontal lower OR value 107 to obtain a horizontal direction determination result 108.

このようにして得られる水平方向判定結果108は、その値が”0”又は”1”の1ビットの情報である。水平方向判定結果108は、特定領域100内の注目画素が、低周波成分の(水平方向に関して画素値の変化が一定且つ小さい)ブロックに含まれているか否かを示す。水平方向判定結果108の値が”0”の場合、注目画素が低周波成分のブロックに含まれる可能性があることを示している。逆に、水平方向判定結果108の値が”1”の場合、注目画素が低周波成分のブロックに含まれていない(即ち、ブロックノイズにはなりえない)ことを示している。   The horizontal direction determination result 108 obtained in this way is 1-bit information whose value is “0” or “1”. The horizontal direction determination result 108 indicates whether or not the target pixel in the specific area 100 is included in a block having a low frequency component (a change in the pixel value is constant and small in the horizontal direction). When the value of the horizontal direction determination result 108 is “0”, it indicates that the target pixel may be included in the low frequency component block. Conversely, when the value of the horizontal direction determination result 108 is “1”, it indicates that the pixel of interest is not included in the low-frequency component block (that is, cannot be block noise).

図6は、画像処理装置20が行う水平方向判定処理の手順を示すフローチャートである。画像処理部20は、特定領域100の水平方向に隣接する画素間の1次微分値を算出する(ステップS31)。画像処理部20は、算出した1次微分値の絶対値と閾値との比較により、1次微分値を2値化し(ステップS32)、2値化した1次微分値に対して水平方向のOR演算を行う(ステップS33)。また画像処理部20は、ステップS31の算出結果に対して更に水平方向の微分値を算出することで、特定領域100の水平方向に関する2次微分値を算出する(ステップS34)。画像処理部20は、算出した2次微分値の絶対値と閾値との比較により、2次微分値を2値化し(ステップS35)、2値化した2次微分値に対して水平方向のOR演算を行う(ステップS36)。   FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of horizontal direction determination processing performed by the image processing apparatus 20. The image processing unit 20 calculates a primary differential value between pixels adjacent in the horizontal direction of the specific region 100 (step S31). The image processing unit 20 binarizes the primary differential value by comparing the absolute value of the calculated primary differential value with a threshold (step S32), and performs horizontal OR on the binarized primary differential value. Calculation is performed (step S33). Further, the image processing unit 20 calculates a secondary differential value in the horizontal direction of the specific region 100 by further calculating a horizontal differential value with respect to the calculation result in step S31 (step S34). The image processing unit 20 binarizes the secondary differential value by comparing the absolute value of the calculated secondary differential value with a threshold (step S35), and performs horizontal OR on the binarized secondary differential value. Calculation is performed (step S36).

次いで画像処理部20は、ステップS33の演算結果と、ステップS36の演算結果とを、対応する位置において更にOR演算する(ステップS37)。これにより複数個のOR演算値が得られ、画像処理部20は、上位半分の値のOR演算と(ステップS38)、下位半分の値のOR演算と(ステップS39)を行う。更に画像処理部20は、ステップS38の演算結果とステップS39の演算結果とのAND演算を行って(ステップS40)、水平方向判定処理を終了する。   Next, the image processing unit 20 further ORs the calculation result of step S33 and the calculation result of step S36 at the corresponding position (step S37). Thus, a plurality of OR operation values are obtained, and the image processing unit 20 performs an OR operation on the upper half value (step S38) and an OR operation on the lower half value (step S39). Further, the image processing unit 20 performs an AND operation on the calculation result of step S38 and the calculation result of step S39 (step S40), and ends the horizontal direction determination process.

図7は、ステップS22にて行う垂直方向判定処理を説明するための模式図である。なお垂直方向判定処理は、演算の方向が異なるのみで水平方向判定処理と略同じである。垂直方向判定処理において、画像処理部20は、まず特定領域100において垂直方向に隣接する画素間の画素値の1次微分値を算出する。これにより画像処理部20は、5×4の1次微分値により構成される垂直1次微分値マトリクス111を得る。画像処理部20は、垂直1次微分値マトリクス111の各1次微分値の絶対値と予め決定された閾値との比較により、垂直1次微分値マトリクス111を2値化する。次いで画像処理部20は、垂直方向に並ぶ4つの2値化された1次微分値に対してOR演算を行い、5つの演算結果で構成される垂直1次微分値OR行112を得る。   FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the vertical direction determination processing performed in step S22. Note that the vertical direction determination process is substantially the same as the horizontal direction determination process except that the calculation direction is different. In the vertical direction determination processing, the image processing unit 20 first calculates a primary differential value of pixel values between pixels adjacent in the vertical direction in the specific region 100. As a result, the image processing unit 20 obtains a vertical primary differential value matrix 111 composed of 5 × 4 primary differential values. The image processing unit 20 binarizes the vertical primary differential value matrix 111 by comparing the absolute value of each primary differential value of the vertical primary differential value matrix 111 with a predetermined threshold value. Next, the image processing unit 20 performs an OR operation on the four binarized primary differential values arranged in the vertical direction, and obtains a vertical primary differential value OR row 112 including five calculation results.

また画像処理部20は、垂直1次微分値マトリクス111において垂直方向に隣接する1次微分値の微分値(即ち2次微分値)を算出する。これにより画像処理部20は、5×3の2次微分値により構成される垂直2次微分値マトリクス113を得る。画像処理部20は、垂直2次微分値マトリクス113の各2次微分値の絶対値と予め決定された閾値との比較により、垂直2次微分値マトリクス113を2値化する。次いで画像処理部20は、垂直方向に並ぶ3つの2値化された2次微分値に対してOR演算を行い、5つの演算結果で構成される垂直2次微分値OR行114を得る。   Further, the image processing unit 20 calculates a differential value (that is, a secondary differential value) of primary differential values adjacent in the vertical direction in the vertical primary differential value matrix 111. As a result, the image processing unit 20 obtains a vertical secondary differential value matrix 113 composed of 5 × 3 secondary differential values. The image processing unit 20 binarizes the vertical secondary differential value matrix 113 by comparing the absolute value of each secondary differential value of the vertical secondary differential value matrix 113 with a predetermined threshold value. Next, the image processing unit 20 performs an OR operation on the three binarized secondary differential values arranged in the vertical direction, and obtains a vertical secondary differential value OR row 114 including five calculation results.

次いで画像処理部20は、垂直1次微分値OR行112と垂直2次微分値OR行114との対応位置において2つの値のOR演算を行い、5つの演算結果で構成される垂直OR行115を得る。画像処理部20は、垂直OR行115の上位3つの値のOR演算を行って垂直上位OR値116を得ると共に、下位3つの値のOR演算を行って垂直下位OR値117を得る。更に画像処理部20は、垂直上位OR値116と垂直下位OR値117とのAND演算を行って、垂直方向判定結果118を得る。   Next, the image processing unit 20 performs an OR operation on the two values at the corresponding positions of the vertical primary differential value OR row 112 and the vertical secondary differential value OR row 114, and a vertical OR row 115 constituted by five calculation results. Get. The image processing unit 20 performs an OR operation on the upper three values of the vertical OR row 115 to obtain the vertical upper OR value 116 and obtains a vertical lower OR value 117 by performing an OR operation on the lower three values. Further, the image processing unit 20 performs an AND operation on the upper vertical OR value 116 and the lower vertical OR value 117 to obtain a vertical direction determination result 118.

このようにして得られる垂直方向判定結果118は、その値が”0”又は”1”の1ビットの情報である。垂直方向判定結果118は、特定領域100内の注目画素が、低周波成分の(垂直方向に関して画素値の変化が一定且つ小さい)ブロックに含まれているか否かを示す。垂直方向判定結果118の値が”0”の場合、注目画素が低周波成分のブロックに含まれる可能性があることを示している。そして水平方向判定結果108の値が”0”であり、且つ、垂直方向判定結果118の値が”0”である場合、注目画素が低周波成分のブロックに含まれると判断できる。垂直方向判定結果108の値が”1”の場合、注目画素が低周波成分のブロックに含まれていないことを示している。   The vertical direction determination result 118 obtained in this way is 1-bit information whose value is “0” or “1”. The vertical direction determination result 118 indicates whether or not the target pixel in the specific area 100 is included in a block having a low frequency component (a change in the pixel value is constant and small in the vertical direction). When the value of the vertical direction determination result 118 is “0”, it indicates that the target pixel may be included in the low frequency component block. If the value of the horizontal direction determination result 108 is “0” and the value of the vertical direction determination result 118 is “0”, it can be determined that the pixel of interest is included in the low frequency component block. When the value of the vertical direction determination result 108 is “1”, it indicates that the pixel of interest is not included in the low frequency component block.

なお垂直方向判定処理は、水平方向判定処理と略同じ処理であるため、フローチャートの図示を省略する。垂直方向判定処理に係るフローチャートは、図6に示した水平方向判定処理のフローチャートにて、”水平方向”の記載を”垂直方向”に読み替えることにより得ることができる。   The vertical direction determination process is substantially the same as the horizontal direction determination process, and thus the flowchart is not shown. The flowchart relating to the vertical direction determination process can be obtained by replacing the description of “horizontal direction” with “vertical direction” in the flowchart of the horizontal direction determination process shown in FIG.

画像処理部20は、水平方向判定処理にて得られる水平方向判定結果108と、垂直方向判定処理にて得られる垂直方向判定結果118とに基づいて、特定領域100内の注目画素を平滑化処理の対象とするか否かを判定する。詳しくは、水平方向判定結果108が”0”であり、且つ、垂直方向判定結果118の値が”0”である場合に、画像処理部20は、注目画素を平滑化処理の対象として、以降の処理を行う。また、水平方向判定結果108又は垂直方向判定結果118のいずれかの値が”1”である場合に、画像処理部20は、注目画素を平滑化処理の対象外とし、平滑化判定処理を終了する。   The image processing unit 20 smoothes the target pixel in the specific region 100 based on the horizontal direction determination result 108 obtained by the horizontal direction determination process and the vertical direction determination result 118 obtained by the vertical direction determination process. It is determined whether or not to be the target of. Specifically, when the horizontal direction determination result 108 is “0” and the value of the vertical direction determination result 118 is “0”, the image processing unit 20 sets the target pixel as the target of the smoothing process and thereafter Perform the process. In addition, when the value of either the horizontal direction determination result 108 or the vertical direction determination result 118 is “1”, the image processing unit 20 excludes the target pixel from the smoothing process target and ends the smoothing determination process. To do.

<1−3.ノイズ境界方向決定処理>
特定領域100内の注目画素を平滑化処理の対象とすると判定した場合、画像処理部20は、特定領域100に含まれるノイズ境界の延在方向を決定する処理を行う。図8は、ノイズ境界方向決定処理を説明するための模式図である。ノイズ境界方向決定処理において、画像処理部20は、特定領域100に含まれるノイズ境界の方向が、図8Aの水平パターン、図8Bの垂直パターン、図8Cの内部パターン又は図8Dのその他パターンのいずれであるかを決定する。図8Aの水平パターンは、特定領域100の水平方向(横方向)にノイズ境界が延在するパターンである。図8Bの垂直パターンは、特定領域100の垂直方向(縦方向)にノイズ境界が延在するパターンである。図8Cの内部パターンは、特定領域100内にノイズ境界が含まれず、特定領域100がブロックノイズの内部領域である場合のパターンである。図8Dのその他パターンは、図8A〜C以外の全てのパターンであり、図示のパターンは一例である。
<1-3. Noise boundary direction determination processing>
When it is determined that the target pixel in the specific area 100 is the target of the smoothing process, the image processing unit 20 performs a process of determining the extending direction of the noise boundary included in the specific area 100. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the noise boundary direction determination processing. In the noise boundary direction determination processing, the image processing unit 20 determines whether the direction of the noise boundary included in the specific region 100 is any of the horizontal pattern in FIG. 8A, the vertical pattern in FIG. 8B, the internal pattern in FIG. 8C, or the other pattern in FIG. To determine whether The horizontal pattern in FIG. 8A is a pattern in which a noise boundary extends in the horizontal direction (lateral direction) of the specific region 100. The vertical pattern in FIG. 8B is a pattern in which a noise boundary extends in the vertical direction (longitudinal direction) of the specific region 100. The internal pattern in FIG. 8C is a pattern when the noise boundary is not included in the specific area 100 and the specific area 100 is an internal area of block noise. The other patterns in FIG. 8D are all patterns other than those in FIGS. 8A to 8C, and the illustrated pattern is an example.

画像処理部20は、上述の水平方向判定処理及び垂直方向判定処理の過程で生成したデータを利用して、ノイズ境界方向決定処理を行う。具体的には、画像処理部20は、水平方向判定処理にて生成した水平OR列105と、垂直方向判定処理にて生成した垂直OR行115とを利用する。画像処理部20は、水平OR列105に含まれる5つの値(ただし特定領域100を拡大した場合には5つより多い値が含まれる)が全て”0”であるか否かを判定する。同様に画像処理部20は、垂直OR行115に含まれる5つの値が全て”0”であるか否かを判定する。水平OR列105の値が全て”0”の場合、特定領域100の画素値は水平方向に滑らかに変化している。また垂直OR行115の値が全て”0”の場合、特定領域100の画素値は垂直方向に滑らかに変化している。   The image processing unit 20 performs noise boundary direction determination processing using data generated in the course of the above-described horizontal direction determination processing and vertical direction determination processing. Specifically, the image processing unit 20 uses the horizontal OR column 105 generated by the horizontal direction determination process and the vertical OR row 115 generated by the vertical direction determination process. The image processing unit 20 determines whether or not all of the five values included in the horizontal OR row 105 (however, when the specific area 100 is enlarged, more than five values are included) are “0”. Similarly, the image processing unit 20 determines whether or not all five values included in the vertical OR row 115 are “0”. When all the values of the horizontal OR row 105 are “0”, the pixel value of the specific area 100 changes smoothly in the horizontal direction. When all the values of the vertical OR row 115 are “0”, the pixel value of the specific area 100 smoothly changes in the vertical direction.

そこで画像処理部20は、水平OR列105が全て”0”ではなく、垂直OR行115が全て”0”である場合、特定領域100のノイズ境界が図8Aの水平パターンであると決定する。画像処理部20は、水平OR列105が全て”0”であり、垂直OR行115が全て”0”ではない場合、特定領域100のノイズ境界が図8Bの垂直パターンであると決定する。画像処理部20は、水平OR列105が全て”0”であり、且つ、垂直OR行115が全て”0”である場合、特定領域100は図8Cの内部パターン(即ち、入力画像においてノイズ境界に囲まれた、挟まれた、又は、隣接した領域)であると決定する。また画像処理部20は、水平OR列105が全て”0”ではなく、垂直OR行115が全て”0”ではない場合、特定領域100のノイズ境界が図8Dのその他パターンであると決定する。   Therefore, when the horizontal OR column 105 is not all “0” and the vertical OR row 115 is all “0”, the image processing unit 20 determines that the noise boundary of the specific region 100 is the horizontal pattern in FIG. 8A. When the horizontal OR column 105 is all “0” and the vertical OR row 115 is not all “0”, the image processing unit 20 determines that the noise boundary of the specific region 100 is the vertical pattern of FIG. 8B. When the horizontal OR column 105 is all “0” and the vertical OR row 115 is all “0”, the image processing unit 20 sets the specific region 100 as an internal pattern (that is, a noise boundary in the input image). (A region surrounded by, sandwiched or adjacent). Further, when the horizontal OR column 105 is not all “0” and the vertical OR row 115 is not all “0”, the image processing unit 20 determines that the noise boundary of the specific region 100 is the other pattern in FIG. 8D.

また、画像処理部20は、ノイズ境界方向決定処理にて特定領域100が図8Cの内部パターンであると決定した場合、この特定領域100を拡大する(例えば、5×5画素→7×7画素→9×9画素→…)。画像処理部20は、拡大した特定領域100について、水平OR列105及び垂直OR行115を図5〜図7に示したものと同様の方法で算出する。画像処理部20は、算出した水平OR列105及び垂直OR行115に基づいて、拡大した特定領域100が図8に示すいずれのパターンであるかを決定する。画像処理部20は、拡大した特定領域100のノイズ境界が図8Aの水平パターン、図8Bの垂直パターン若しくは図8Dのその他パターンであると判定するか、又は、特定領域100の大きさが所定サイズ(例えば9×9画素など)となるまで、特定領域100を拡大して処理を繰り返し行う。なお特定領域100が所定サイズに達した場合、画像処理部20は、それ以上の特定領域100の拡大を行わず、平滑化判定処理を終了する。   Further, when the image processing unit 20 determines that the specific area 100 is the internal pattern of FIG. 8C in the noise boundary direction determination process, the image processing unit 20 enlarges the specific area 100 (for example, 5 × 5 pixels → 7 × 7 pixels). → 9 × 9 pixels → ...). The image processing unit 20 calculates the horizontal OR column 105 and the vertical OR row 115 for the enlarged specific region 100 by the same method as that shown in FIGS. Based on the calculated horizontal OR column 105 and vertical OR row 115, the image processing unit 20 determines which of the patterns shown in FIG. The image processing unit 20 determines that the noise boundary of the enlarged specific area 100 is the horizontal pattern in FIG. 8A, the vertical pattern in FIG. 8B, or the other pattern in FIG. 8D, or the size of the specific area 100 is a predetermined size. The process is repeated by enlarging the specific area 100 until it becomes 9 (for example, 9 × 9 pixels). When the specific area 100 reaches a predetermined size, the image processing unit 20 ends the smoothing determination process without further enlarging the specific area 100.

<1−4.ノイズ境界位置決定処理>
画像処理部20は、特定領域100のノイズ境界が図8Aの水平パターン又は図8Bの垂直パターンである場合に、特定領域100におけるノイズ境界の位置を決定する処理を行う。図9は、ノイズ境界位置決定処理を説明するための模式図であり、特定領域100のノイズ境界が垂直パターンである場合の例を示してある。5×5画素の特定領域100に存在する垂直パターンのノイズ境界の位置は、図9A〜図9Dに示す4つの位置のいずれかである。なおノイズ境界が水平パターンの場合の位置決定処理については、垂直パターンの場合と略同じであるため、説明を省略する。
<1-4. Noise boundary position determination processing>
When the noise boundary of the specific area 100 is the horizontal pattern of FIG. 8A or the vertical pattern of FIG. 8B, the image processing unit 20 performs a process of determining the position of the noise boundary in the specific area 100. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the noise boundary position determination process, and shows an example in which the noise boundary of the specific region 100 is a vertical pattern. The position of the noise boundary of the vertical pattern existing in the specific area 100 of 5 × 5 pixels is one of the four positions shown in FIGS. 9A to 9D. Since the position determination process when the noise boundary is a horizontal pattern is substantially the same as the case of the vertical pattern, the description is omitted.

画像処理部20は、上述の水平方向判定処理の過程で生成したデータを利用して、ノイズ境界方向決定処理を行う。具体的には、画像処理部20は、水平方向判定処理にて生成した水平2次微分値マトリクス103を閾値との比較によって2値化した2値化水平2次微分値マトリクス103aを利用する。例えば図9Aに示すようにノイズ境界が特定領域100の左端に位置する場合、3×5の2値化水平2次微分値マトリクス103aは、1列目に”1”を含み、2列目及び3列目が”0”のパターンとなる。図9Bに示すようにノイズ境界が特定領域100の中央左に位置する場合、3×5の2値化水平2次微分値マトリクス103aは、1列目及び2列目に”1”を含み、3列目が”0”のパターンとなる。図9Cに示すようにノイズ境界が特定領域100の中央右に位置する場合、3×5の2値化水平2次微分値マトリクス103aは、2列目及び3列目に”1”を含み、1列目が”0”のパターンとなる。図9Dに示すようにノイズ境界が特定領域100の右端に位置する場合、3×5の2値化水平2次微分値マトリクス103aは、3列目に”1”を含み、1列目及び2列目が”0”のパターンとなる。   The image processing unit 20 performs noise boundary direction determination processing using the data generated in the above-described horizontal direction determination processing. Specifically, the image processing unit 20 uses a binarized horizontal secondary differential value matrix 103a obtained by binarizing the horizontal secondary differential value matrix 103 generated in the horizontal direction determination process by comparison with a threshold value. For example, as shown in FIG. 9A, when the noise boundary is located at the left end of the specific region 100, the 3 × 5 binarized horizontal second-order differential value matrix 103a includes “1” in the first column, The third column is a pattern of “0”. When the noise boundary is located at the center left of the specific region 100 as shown in FIG. 9B, the 3 × 5 binarized horizontal second-order differential value matrix 103a includes “1” in the first and second columns, The third column is a pattern of “0”. When the noise boundary is located at the center right of the specific region 100 as shown in FIG. 9C, the 3 × 5 binarized horizontal second-order differential value matrix 103a includes “1” in the second and third columns, The first column has a pattern of “0”. When the noise boundary is located at the right end of the specific region 100 as shown in FIG. 9D, the 3 × 5 binarized horizontal second-order differential value matrix 103a includes “1” in the third column, and the first and second columns. The column has a pattern of “0”.

よって画像処理部20は、水平方向判定処理にて生成した2値化水平2次微分値マトリクス103aに含まれる”0”及び”1”の配置パターンを調べることにより、特定領域100に含まれる垂直パターンのノイズ境界の位置を決定することができる。なお水平パターンのノイズ境界の位置決定も同様であり、画像処理部20は、垂直方向判定処理にて生成した垂直2次微分値マトリクス113を閾値との比較によって2値化した2値化垂直2次微分値マトリクス利用し、この2値化垂直2次微分値マトリクスに含まれる”0”及び”1”の配置パターンを調べることにより、特定領域100に含まれる水平パターンのノイズ境界の位置を決定することができる。   Therefore, the image processing unit 20 examines the arrangement pattern of “0” and “1” included in the binarized horizontal second-order differential value matrix 103a generated by the horizontal direction determination process, thereby making the vertical included in the specific region 100. The position of the noise boundary of the pattern can be determined. The determination of the position of the noise boundary of the horizontal pattern is the same, and the image processing unit 20 binarizes the vertical second derivative matrix 113 generated by the vertical direction determination process by binarization by comparison with a threshold value. The position of the noise boundary of the horizontal pattern included in the specific area 100 is determined by examining the arrangement pattern of “0” and “1” included in the binarized vertical second-order differential value matrix using the second derivative matrix. can do.

<2.平滑化処理>
上述の平滑化判定処理にて平滑化処理を行うと判定された場合、画像処理部20は、この特定領域100の画素値を平滑化する処理を行う。画像処理部20は、平滑化処理を行うための平滑化フィルタを複数記憶しており、ノイズ境界方向決定処理にて決定した方向及びノイズ境界位置決定処理にて決定した位置等に基づいて一の平滑化フィルタを選択し、選択した平滑化フィルタを用いて特定領域100の注目画素の画素値を平滑化する。
<2. Smoothing process>
When it is determined that the smoothing process is performed in the above-described smoothing determination process, the image processing unit 20 performs a process of smoothing the pixel value of the specific region 100. The image processing unit 20 stores a plurality of smoothing filters for performing the smoothing process, and the one based on the direction determined by the noise boundary direction determination process, the position determined by the noise boundary position determination process, and the like. A smoothing filter is selected, and the pixel value of the pixel of interest in the specific area 100 is smoothed using the selected smoothing filter.

図10及び図11は、平滑化フィルタの一例を示す模式図である。5×5画素の特定領域100に対する平滑化フィルタのサイズは5×5である。特定領域の各画素値をaij(i=1〜5、j=1〜5)とし、平滑化フィルタの各値をfij(i=1〜5、j=1〜5)とした場合、画像処理部20は、A=(a11×f11+a12×f12+…+a55×f55)/(f11+f12+…+f55)のマトリクス演算を行うことによって得られる値Aを、注目画素の画素値を平滑化した値とする。なおこの演算方法は、以下に記載する他のフィルタ(エッジ保存型の平滑化フィルタ、ソーベルフィルタ及びラプラシアンフィルタ等)を用いたフィルタリング処理においても同様に用いられる。 10 and 11 are schematic diagrams illustrating an example of the smoothing filter. The size of the smoothing filter for the specific region 100 of 5 × 5 pixels is 5 × 5. When each pixel value of the specific region is a ij (i = 1 to 5, j = 1 to 5) and each value of the smoothing filter is f ij (i = 1 to 5, j = 1 to 5), The image processing unit 20 calculates a value A obtained by performing a matrix operation of A = (a 11 × f 11 + a 12 × f 12 +... + A 55 × f 55 ) / (f 11 + f 12 +... + F 55 ). The pixel value of the target pixel is a smoothed value. This calculation method is similarly used in filtering processing using other filters (edge-preserving smoothing filter, Sobel filter, Laplacian filter, etc.) described below.

図10Aに示す例は、特定領域100のノイズ境界が垂直パターンである場合に用いる平滑化フィルタである。図10Aの平滑化フィルタは、3行目の5つの値が1に設定され、その他の値が0に設定されている。図10Aの平滑化フィルタを用いることにより、特定領域100の注目画素と、この注目画素の左右両側に位置する4つの画素との平均値を算出することができ、画像処理部20は、5つの画素の平均値を注目画素の平滑化結果として出力する。図10Aの平滑化フィルタは、垂直パターンのノイズ境界に対して交差する方向の画素値の平均値を算出することで平滑化を行うものである。   The example illustrated in FIG. 10A is a smoothing filter used when the noise boundary of the specific region 100 is a vertical pattern. In the smoothing filter of FIG. 10A, five values in the third row are set to 1 and other values are set to 0. By using the smoothing filter of FIG. 10A, the average value of the target pixel of the specific region 100 and the four pixels located on the left and right sides of the target pixel can be calculated. The average value of the pixels is output as a smoothing result of the target pixel. The smoothing filter in FIG. 10A performs smoothing by calculating an average value of pixel values in a direction that intersects the noise boundary of the vertical pattern.

図10Bに示す例は、図10Aと同様に特定領域100のノイズ境界が垂直パターンである場合に用いる平滑化フィルタである。ただし図10Bの平滑化フィルタは、ノイズ境界の位置を更に考慮したものであり、ノイズ境界の位置が図9Bに示した中央左である場合に用いるものである。図10Bの平滑化フィルタは、中央の値が3に設定され、その左隣の値が2に設定され、その他の値が0に設定されている。図10Bの平滑化フィルタを用いることにより、特定領域100の注目画素と、その左隣の画素との重み付けした平均値を算出することができ、画像処理部20は、この平均値を注目画素の平滑化結果として出力する。   The example shown in FIG. 10B is a smoothing filter used when the noise boundary of the specific region 100 is a vertical pattern, as in FIG. 10A. However, the smoothing filter in FIG. 10B further considers the position of the noise boundary, and is used when the position of the noise boundary is the center left shown in FIG. 9B. In the smoothing filter of FIG. 10B, the center value is set to 3, the value on the left side is set to 2, and the other values are set to 0. By using the smoothing filter in FIG. 10B, it is possible to calculate a weighted average value of the target pixel of the specific region 100 and the pixel adjacent to the left side, and the image processing unit 20 calculates the average value of the target pixel. Output as smoothing result.

図10Cに示す例は、特定領域100のノイズ境界が水平パターンである場合に用いる平滑化フィルタである。図10Cの平滑化フィルタは、3列目の5つの値が1に設定され、その他の値が0に設定されている。図10Cの平滑化フィルタを用いることにより、特定領域100の注目画素と、この注目画素の上下両側に位置する4つの画素との平均値を算出することができ、画像処理部20は、5つの画素の平均値を注目画素の平滑化結果として出力する。図10Cの平滑化フィルタは、水平パターンのノイズ境界に対して交差する方向の画素値の平均値を算出することで平滑化を行うものである。   The example illustrated in FIG. 10C is a smoothing filter used when the noise boundary of the specific region 100 is a horizontal pattern. In the smoothing filter of FIG. 10C, the five values in the third column are set to 1 and the other values are set to 0. By using the smoothing filter in FIG. 10C, the average value of the target pixel of the specific region 100 and the four pixels located on the upper and lower sides of the target pixel can be calculated. The average value of the pixels is output as a smoothing result of the target pixel. The smoothing filter in FIG. 10C performs smoothing by calculating an average value of pixel values in a direction intersecting the noise boundary of the horizontal pattern.

図11Dに示す例は、特定領域100のノイズ境界がその他パターンである場合に用いる平滑化フィルタである。図11Dの平滑化フィルタは、5×5=25個全ての値が1に設定されている。図11Dの平滑化フィルタを用いることにより、特定領域100の全画素の画素値の平均値を算出することができ、画像処理部20は、この平均値を注目画素の平滑化結果として出力する。   The example illustrated in FIG. 11D is a smoothing filter used when the noise boundary of the specific region 100 is another pattern. In the smoothing filter of FIG. 11D, all the values of 5 × 5 = 25 are set to 1. By using the smoothing filter of FIG. 11D, the average value of the pixel values of all the pixels in the specific region 100 can be calculated, and the image processing unit 20 outputs the average value as a smoothing result of the target pixel.

図11Eに示す例は、5×5画素の特定領域100内にノイズ境界が存在せず、7×7画素に拡大した場合にノイズ境界が存在した特定領域100に対して用いる平滑化フィルタである。なお、図11Eの平滑化フィルタは、図11Dの平滑化フィルタを拡大したものであり、ノイズ境界がその他パターンである場合に用いるものである。同様にして、図10A〜Cの平滑化フィルタを7×7のサイズに拡大することが可能である。図11Eの平滑化フィルタを用いることにより、拡大した特定領域100の全画素の画素値の平均値を算出することができ、画像処理部20は、この平均値を注目画素の平滑化結果として出力する。   The example shown in FIG. 11E is a smoothing filter that is used for a specific region 100 in which no noise boundary exists in the specific region 100 of 5 × 5 pixels and there is a noise boundary when expanded to 7 × 7 pixels. . Note that the smoothing filter of FIG. 11E is an enlargement of the smoothing filter of FIG. 11D and is used when the noise boundary is another pattern. Similarly, the smoothing filters of FIGS. 10A-C can be expanded to a size of 7 × 7. By using the smoothing filter in FIG. 11E, the average value of the pixel values of all the pixels in the enlarged specific region 100 can be calculated, and the image processing unit 20 outputs the average value as a smoothing result of the target pixel. To do.

このように画像処理部20は、ノイズ境界の方向及び位置等に応じて平滑化フィルタを選択し、特定領域100の注目画素の画素値を平滑化して出力する。なお、図10及び図11に示した平滑化フィルタは一例であってこれに限るものではない。また画像処理部20は、ノイズ境界の有無を判定するがその方向及び位置の決定を行わず、ノイズ境界が存在すると判定した特定領域100に対しては図11に示す平滑化フィルタによるフィルタリング処理を行う構成としてもよい。   As described above, the image processing unit 20 selects a smoothing filter according to the direction and position of the noise boundary, and smoothes and outputs the pixel value of the pixel of interest in the specific region 100. Note that the smoothing filter shown in FIGS. 10 and 11 is an example, and the present invention is not limited to this. In addition, the image processing unit 20 determines whether or not there is a noise boundary, but does not determine the direction and position thereof, and performs filtering processing using the smoothing filter illustrated in FIG. 11 for the specific region 100 determined to have a noise boundary. It is good also as a structure to perform.

<3.エッジ保存型の平滑化処理>
<3−1.エッジ保存型の平滑化フィルタ>
上述の平滑化判定処理にて平滑化処理を実施しないと判定された場合、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いて、特定領域100の注目画素の画素値を平滑化する処理を行う。画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタを複数記憶しており、特定領域100に含まれるエッジ成分の方向を判定し、判定したエッジ成分の方向に応じて一のフィルタを選択し、選択したフィルタを用いて特定領域100の注目画素の画素値を平滑化する。
<3. Edge-preserving smoothing process>
<3-1. Edge-preserving smoothing filter>
When it is determined that the smoothing process is not performed in the above-described smoothing determination process, the image processing unit 20 smoothes the pixel value of the target pixel in the specific region 100 using an edge-preserving smoothing filter. Process. The image processing unit 20 stores a plurality of edge-preserving smoothing filters, determines the direction of the edge component included in the specific region 100, selects one filter according to the determined direction of the edge component, The pixel value of the pixel of interest in the specific area 100 is smoothed using the selected filter.

図12〜図14は、エッジ保存型の平滑化フィルタの一例を示す模式図である。本実施の形態において、画像処理部20は、特定領域100のエッジ成分の方向が、水平(0°)、斜め45°、垂直(90°)、斜め135°、斜め22.5°、斜め67.5°、斜め112.5°若しくは斜め157.5°の8方向、又は、方向なしのいずれであるかを判定する。このため画像処理部20は、8方向に対応する8つのエッジ保存型平滑化フィルタと、方向なし判定に対応するエッジ保存型ではない等方の平滑化フィルタとを記憶している。   12 to 14 are schematic diagrams illustrating an example of an edge-preserving smoothing filter. In the present embodiment, in the image processing unit 20, the direction of the edge component of the specific region 100 is horizontal (0 °), diagonal 45 °, vertical (90 °), diagonal 135 °, diagonal 22.5 °, diagonal 67. It is determined whether there are eight directions of 5 °, oblique 112.5 °, oblique 157.5 °, or no direction. For this reason, the image processing unit 20 stores eight edge preserving smoothing filters corresponding to eight directions and an isotropic smoothing filter that is not an edge preserving type corresponding to the non-direction determination.

図12Aに示すフィルタは、水平方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタである。画像処理部20は、特定領域100のエッジ成分の方向が水平方向であると判定した場合に、図12Aのフィルタを用いた平滑化処理を行う。図12Aのフィルタを用いたフィルタリング処理を画像処理部20が行うことによって、特定領域100の注目画素の画素値と、注目画素に対してエッジ成分の方向に沿った左右両側に位置する4つの画素の画素値との重み付けした平均値が算出される。画素値の重み付けは、注目画素に近い画素ほど重くなるようになされる。画像処理部20は、算出した平均値を、注目画素の平滑化結果として出力する。   The filter illustrated in FIG. 12A is a smoothing filter that stores edge components in the horizontal direction. When the image processing unit 20 determines that the direction of the edge component of the specific region 100 is the horizontal direction, the image processing unit 20 performs a smoothing process using the filter of FIG. 12A. When the image processing unit 20 performs the filtering process using the filter of FIG. 12A, the pixel value of the target pixel in the specific region 100 and the four pixels located on the left and right sides along the edge component direction with respect to the target pixel. A weighted average value with the pixel value of is calculated. The pixel values are weighted so that the pixels closer to the target pixel become heavier. The image processing unit 20 outputs the calculated average value as a smoothing result of the target pixel.

図12Bに示すフィルタは、斜め45°方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタであり、注目画素とこれに対して斜め45°方向に位置する4つの画素の画素値との重み付けした平均値を算出することができる。同様に、図12Cに示すフィルタは、垂直(90°)方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタである。また図12Dに示すフィルタは、斜め135°方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタである。   The filter shown in FIG. 12B is a smoothing filter that stores an edge component in a 45 ° oblique direction. A weighted average value of the pixel of interest and the pixel values of four pixels located in the 45 ° oblique direction with respect to this pixel. Can be calculated. Similarly, the filter illustrated in FIG. 12C is a smoothing filter that stores edge components in the vertical (90 °) direction. The filter shown in FIG. 12D is a smoothing filter that stores edge components in the oblique 135 ° direction.

図13Eに示すフィルタは、斜め22.5°方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタであり、注目画素とこれに対して斜め22.5°方向に位置する6つの画素の画素値との重み付けした平均値を算出することができる。同様に、図13Fに示すフィルタは、斜め67.5°方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタである。図13Gに示すフィルタは、斜め112.5°方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタである。図13Hに示すフィルタは、斜め157.5°方向のエッジ成分を保存する平滑化フィルタである。   The filter shown in FIG. 13E is a smoothing filter that stores edge components in the diagonal 22.5 ° direction, and weights the pixel of interest and the pixel values of six pixels positioned in the diagonal 22.5 ° direction. The average value obtained can be calculated. Similarly, the filter illustrated in FIG. 13F is a smoothing filter that stores edge components in a diagonal 67.5 ° direction. The filter illustrated in FIG. 13G is a smoothing filter that stores edge components in the oblique 112.5 ° direction. The filter shown in FIG. 13H is a smoothing filter that stores edge components in the oblique 157.5 ° direction.

図14に示すフィルタは、特定領域100のエッジ成分の方向が上記の8方向には該当しないと判定された場合に用いられる平滑化フィルタである。この平滑化フィルタは、注目画素からの距離に応じた重み付けを行って、特定領域100内の全画素の画素値の重み付けした平均値を算出することができる。   The filter shown in FIG. 14 is a smoothing filter used when it is determined that the direction of the edge component of the specific region 100 does not correspond to the above eight directions. The smoothing filter can calculate a weighted average value of the pixel values of all the pixels in the specific region 100 by performing weighting according to the distance from the target pixel.

また図12及び図13に示した8方向のエッジ保存型平滑化フィルタを基に、任意の角度x(0°<x<180°)の方向に関するエッジを保存する平滑化フィルタXを、以下の式を用いて生成することができる。ただし、図12に示した0°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをAとし、45°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをBとし、90°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをCとし、135°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをDとする。また、図13に示した22.5°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをEとし、67.5°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをFとし、112.5°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをGとし、157.5°方向のエッジ保存型平滑化フィルタをHとする。   Further, based on the 8-direction edge preserving smoothing filter shown in FIGS. 12 and 13, a smoothing filter X for preserving edges in the direction of an arbitrary angle x (0 ° <x <180 °) is It can be generated using an expression. However, the edge preserving smoothing filter in the 0 ° direction shown in FIG. 12 is A, the edge preserving smoothing filter in the 45 ° direction is B, the edge preserving smoothing filter in the 90 ° direction is C, and 135 An edge-preserving smoothing filter in the direction of D is denoted by D. Further, the edge preserving smoothing filter in the 22.5 ° direction shown in FIG. 13 is E, the edge preserving smoothing filter in the 67.5 ° direction is F, and the edge preserving smoothing in the 112.5 ° direction is shown in FIG. The filter is G, and the edge-preserving smoothing filter in the 157.5 ° direction is H.

0°<x<22.5°の場合: X=αA+(1−α)E
22.5°<x<45°の場合: X=αE+(1−α)B
45°<x<67.5°の場合: X=αB+(1−α)F
67.5°<x<90°の場合: X=αF+(1−α)C
90°<x<112.5°の場合: X=αC+(1−α)G
112.5°<x<135°の場合: X=αG+(1−α)D
135°<x<157.5°の場合: X=αD+(1−α)H
157.5°<x<180°の場合: X=αH+(1−α)A
When 0 ° <x <22.5 °: X = αA + (1−α) E
When 22.5 ° <x <45 °: X = αE + (1-α) B
When 45 ° <x <67.5 °: X = αB + (1-α) F
When 67.5 ° <x <90 °: X = αF + (1−α) C
When 90 ° <x <112.5 °: X = αC + (1−α) G
When 112.5 ° <x <135 °: X = αG + (1−α) D
When 135 ° <x <157.5 °: X = αD + (1−α) H
When 157.5 ° <x <180 °: X = αH + (1−α) A

ただし上記の式において、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。例えばx=10°の場合、α=(10−0)/(22.5−0)=0.44となる。また例えばx=75°の場合、α=(75−67.5)/(90−67.5)=0.33となる。即ち、m<x<nにおいて、α=(x−m)/(n−m)にて決定することができる。   In the above equation, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1. For example, when x = 10 °, α = (10−0) / (22.5−0) = 0.44. For example, when x = 75 °, α = (75-67.5) / (90-67.5) = 0.33. That is, when m <x <n, it can be determined by α = (x−m) / (n−m).

<3−2.エッジ方向判定>
(a)エッジ強度算出処理
画像処理部20は、これら複数のエッジ保存型の平滑化フィルタから一のフィルタを選択するために、特定領域100のエッジ成分の方向を判定する必要がある。例えば画像処理部20は、ソーベルフィルタを用いたフィルタリング処理を行うことによってエッジ成分の方向判定を行うことができる。図15は、方向判定のためのソーベルフィルタの一例を示す模式図である。画像処理部20は、エッジ成分の方向が水平(0°)、斜め45°、垂直(90°)及び斜め135°の4方向のいずれであるかを判定するために、各方向に対応した図15A〜Dに示す4つのソーベルフィルタを用いる。
<3-2. Edge direction judgment>
(A) Edge Strength Calculation Processing The image processing unit 20 needs to determine the direction of the edge component of the specific region 100 in order to select one filter from the plurality of edge-preserving smoothing filters. For example, the image processing unit 20 can determine the direction of the edge component by performing a filtering process using a Sobel filter. FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of a Sobel filter for direction determination. The image processing unit 20 is a diagram corresponding to each direction in order to determine whether the direction of the edge component is four directions of horizontal (0 °), diagonal 45 °, vertical (90 °), and diagonal 135 °. Four Sobel filters shown in 15A to D are used.

図示のソーベルフィルタは、3×3の行列であり、値が0に設定された要素の配置方向に対して直交する方向のエッジ成分の強度を判定するためのものである。画像処理部20は、特定領域100における注目画素を中心とした3×3の領域に対して、図示のソーベルフィルタを用いたフィルタリング処理を行うことによってエッジ成分の強度を算出する(なお算出される値は、絶対値が0に近いほどエッジ成分の強度が強いことを示す)。   The illustrated Sobel filter is a 3 × 3 matrix for determining the strength of edge components in a direction orthogonal to the arrangement direction of elements whose values are set to zero. The image processing unit 20 calculates the strength of the edge component by performing a filtering process using the illustrated Sobel filter on the 3 × 3 region centered on the pixel of interest in the specific region 100 (which is still calculated). Indicates that the closer the absolute value is to 0, the stronger the edge component is).

また上述のように、エッジ保存型の平滑化フィルタは、0°、45°、90°及び135°に対応した4つのフィルタ以外に、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°に対応した4つのフィルタが用いられる。このため画像処理部20は、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°に関するエッジ成分の強度を取得する必要がある。そこで画像処理部20は、以下に説明する2つの方法のいずれか(又は両方を組み合わせて用いて)、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°に関するエッジ成分の強度を算出又は推定する。   As described above, the edge-preserving smoothing filter includes 22.5 °, 67.5 °, 112.5 °, and 4 filters corresponding to 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °. Four filters corresponding to 157.5 ° are used. For this reason, the image processing unit 20 needs to acquire the strengths of the edge components for 22.5 °, 67.5 °, 112.5 °, and 157.5 °. Therefore, the image processing unit 20 uses one of the two methods described below (or a combination of both) to generate edge components related to 22.5 °, 67.5 °, 112.5 °, and 157.5 °. Calculate or estimate intensity.

エッジ成分の強度を取得する第1の方法は、画像処理部20が、0°、45°、90°及び135°に対応する4つの基本ソーベルフィルタに加えて、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°に対応する4つの拡張ソーベルフィルタを記憶しておき、これら8つのソーベルフィルタを用いてエッジ成分の強度を算出する。   In the first method for acquiring the intensity of the edge component, the image processing unit 20 adds 22.5 °, 67. In addition to the four basic Sobel filters corresponding to 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °. Four extended Sobel filters corresponding to 5 °, 112.5 °, and 157.5 ° are stored, and the strength of the edge component is calculated using these eight Sobel filters.

任意の角度x[rad]に対応する拡張ソーベルフィルタXは、以下の(1)〜(4)式にて算出することができる。なお、0<x<πとする。また、角度0(0°)の基本ソーベルフィルタをA、角度π/4(45°)の基本ソーベルフィルタをB、角度π/2(90°)の基本ソーベルフィルタをC、角度3π/4(135°)の基本ソーベルフィルタをDとしてある。また角度π(180°)のソーベルフィルタは、角度0の基本ソーベルフィルタの符号を反転させたものとすることができる。よって、角度πのソーベルフィルタをE(=−A)とする。   The extended Sobel filter X corresponding to an arbitrary angle x [rad] can be calculated by the following equations (1) to (4). Note that 0 <x <π. A basic Sobel filter with an angle 0 (0 °) is A, a basic Sobel filter with an angle π / 4 (45 °) is B, a basic Sobel filter with an angle π / 2 (90 °) is C, and an angle 3π A / 4 (135 °) basic Sobel filter is designated as D. In addition, a Sobel filter having an angle π (180 °) can be obtained by inverting the sign of a basic Sobel filter having an angle 0. Therefore, the Sobel filter with the angle π is set to E (= −A).

0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)

ただし上記の式において、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。例えばx=π/8の場合、α=1/2となる。また例えばx=π/6の場合、α=2/3となる。即ち、0<x<π/4において、係数αは、算出するソーベルフィルタXの角度x及び角度0との差分と、角度x及びπ/4との差分との比率に応じて決定することができる。他の角度範囲についても同様である。m<x<nにおいて、α=(x−m)/(n−m)にて決定することができる。   In the above equation, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1. For example, when x = π / 8, α = 1/2. For example, when x = π / 6, α = 2/3. That is, when 0 <x <π / 4, the coefficient α is determined according to the ratio of the difference between the angle x and the angle 0 of the calculated Sobel filter X and the difference between the angle x and π / 4. Can do. The same applies to other angle ranges. In m <x <n, it can be determined by α = (x−m) / (n−m).

また、上記の(1)〜(4)式に基づけば、任意の角度x[rad]についてエッジ成分の強度を算出するための3×3のソーベルフィルタは、下記の(5)〜(8)式にて生成することができる。なお、0≦x<πである。   Further, based on the above formulas (1) to (4), the 3 × 3 Sobel filter for calculating the intensity of the edge component for an arbitrary angle x [rad] is represented by the following (5) to (8 ) Expression. Note that 0 ≦ x <π.

Figure 0005634494
Figure 0005634494

上記の(5)〜(8)式を用いることによって、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°の拡張ソーベルフィルタを生成することができる。また上記の(5)〜(8)式は、図15A〜Dに示した基本ソーベルフィルタを生成することもできる。   By using the above equations (5) to (8), extended Sobel filters of 22.5 °, 67.5 °, 112.5 °, and 157.5 ° can be generated. Moreover, said (5)-(8) Formula can also produce | generate the basic Sobel filter shown to FIG.

例えば斜め22.5°(x=π/8)のソーベルフィルタは、上記の(5)式における(a)の行列にて、α=1/2、β=3/2、γ=3/2、δ=1/2となる。ここで、図15Aに示した0°のソーベルフィルタと図15Cに示した45°のソーベルフィルタとを比較すると、45°のソーベルフィルタに含まれる各値は、0°のソーベルフィルタの各値を45°回転して配置したものであることが分かる。同様に、上記の式にて算出した22.5°のソーベルフィルタの値は、0°のソーベルフィルタの各値を22.5°回転したものに相当する。また、22.5°のソーベルフィルタの各値は、0°及び45°のソーベルフィルタの対応する値の平均値としたものに相当する。   For example, a Sobel filter having an angle of 22.5 ° (x = π / 8) is expressed by α = 1/2, β = 3/2, γ = 3 / in the matrix (a) in the above equation (5). 2, δ = 1/2. Here, when the 0 ° Sobel filter shown in FIG. 15A and the 45 ° Sobel filter shown in FIG. 15C are compared, each value included in the 45 ° Sobel filter is 0 ° Sobel filter. It can be seen that these values are arranged rotated by 45 °. Similarly, the value of the 22.5 ° Sobel filter calculated by the above equation corresponds to the value obtained by rotating each value of the 0 ° Sobel filter by 22.5 °. Each value of the 22.5 ° Sobel filter corresponds to an average value of corresponding values of the 0 ° and 45 ° Sobel filters.

エッジ成分の強度を取得する第1の方法では、画像処理部20は、予め生成された4つの基本ソーベルフィルタ及び4つの拡張ソーベルフィルタを記憶しており、これら8つのソーベルフィルタを用いてエッジ強度を算出する。画像処理部20は、8方向に関するエッジ成分の強度を算出することができ、算出した強度を基に、図12及び図13に示したエッジ保存型の平滑化フィルタからいずれか1つを選択することができる。このように、画像処理部20は、記憶しているエッジ保存型の平滑化フィルタの角度に一対一に対応して、同数のソーベルフィルタを記憶していてよい。(この場合、画像処理部20は、各ソーベルフィルタを用いて算出したエッジ成分の強度に基づいていずれの平滑化フィルタを用いるかを判断できるため、以下の(b)エッジ強度推定処理を行わなくてよい。)   In the first method for acquiring the intensity of the edge component, the image processing unit 20 stores four basic Sobel filters and four extended Sobel filters generated in advance, and uses these eight Sobel filters. To calculate the edge strength. The image processing unit 20 can calculate the strength of the edge component in eight directions, and selects one of the edge-preserving smoothing filters shown in FIGS. 12 and 13 based on the calculated strength. be able to. As described above, the image processing unit 20 may store the same number of Sobel filters in one-to-one correspondence with the stored angles of the edge-preserving smoothing filter. (In this case, since the image processing unit 20 can determine which smoothing filter to use based on the strength of the edge component calculated using each Sobel filter, the following (b) edge strength estimation processing is performed. No need.)

これに対して、エッジ成分の強度を取得する第2の方法では、画像処理部20は、図15A〜Dに示した4つのソーベルフィルタを記憶しており、斜め22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°のソーベルフィルタは記憶していなくてよい。ソーベルフィルタを記憶していない角度に関するエッジ成分の強度については、以下の(b)エッジ強度推定処理にて画像処理部20が算出する。   On the other hand, in the second method for acquiring the intensity of the edge component, the image processing unit 20 stores the four Sobel filters shown in FIGS. The 5 °, 112.5 °, and 157.5 ° Sobel filters need not be stored. The intensity of the edge component related to the angle that does not store the Sobel filter is calculated by the image processing unit 20 in the following (b) edge intensity estimation process.

(b)エッジ強度推定処理
記憶しているエッジ保存型の平滑化フィルタの数に対して、記憶しているソーベルフィルタの数が少ない場合、画像処理部20は、ソーベルフィルタを用いて算出することができない方向についてのエッジ成分の強度を推定する処理を行う。画像処理部20は、(a)エッジ強度算出処理にて算出した複数のエッジ成分の強度を基に、これ以外の方向に関するエッジ成分の強度を推定する。
(B) Edge Strength Estimation Processing When the number of stored Sobel filters is smaller than the number of stored edge-preserving smoothing filters, the image processing unit 20 calculates using the Sobel filter. A process of estimating the strength of the edge component in a direction that cannot be performed is performed. The image processing unit 20 estimates the strength of edge components in other directions based on the strengths of a plurality of edge components calculated in (a) edge strength calculation processing.

図16は、ソーベルフィルタにより算出される値(絶対値)と角度との対応の一例を示すグラフである。図16に示すグラフは、横軸を角度[°]とし、縦軸をソーベルフィルタにより算出されたエッジ成分の強度を示す値の絶対値としてある。図16に示すように、エッジ成分に方向の依存性がある場合、ソーベルフィルタを用いて算出される値の絶対値の変化は、極大値及び極小値を有する変化となる。本実施の形態に係る表示装置1の画像処理部20は、図15に示した4つのソーベルフィルタにより算出される0°、45°、90°及び135°の4方向のエッジ成分の強度を基に補間処理を行うことによって、他の方向に関するエッジ成分の強度を推定する。   FIG. 16 is a graph showing an example of a correspondence between a value (absolute value) calculated by a Sobel filter and an angle. In the graph shown in FIG. 16, the horizontal axis represents the angle [°], and the vertical axis represents the absolute value of the value indicating the intensity of the edge component calculated by the Sobel filter. As shown in FIG. 16, when the edge component has a direction dependency, the change in the absolute value of the value calculated using the Sobel filter is a change having a maximum value and a minimum value. The image processing unit 20 of the display device 1 according to the present embodiment uses the edge component strengths in four directions of 0 °, 45 °, 90 °, and 135 ° calculated by the four Sobel filters shown in FIG. By performing an interpolation process based on this, the strength of the edge component in the other direction is estimated.

図17は、強度推定のための補間処理を説明するための模式図である。図中の黒丸で示す点は、ソーベルフィルタを用いたフィルタリング処理により算出された強度を示す点である。ここでは図示のA1(X1,Y1)、A2(X2,Y2)、A3(X3,Y3)及びA4(X4,Y4)の4点が算出されたものとする。また図中のハッチングを付した丸で示す点は、A1〜A4に基づいて推定される強度を示す点C(Xi,Yi)である。また点Cは、点A2及びA3の間の点であり、座標X2〜座標Xiの距離と座標Xi〜座標X3の距離との比率がr:1−r(ただし0<r<1)であるものとする。   FIG. 17 is a schematic diagram for explaining an interpolation process for intensity estimation. A point indicated by a black circle in the figure is a point indicating an intensity calculated by a filtering process using a Sobel filter. Here, it is assumed that four points A1 (X1, Y1), A2 (X2, Y2), A3 (X3, Y3), and A4 (X4, Y4) are calculated. Moreover, the points indicated by hatched circles in the figure are points C (Xi, Yi) indicating the intensity estimated based on A1 to A4. Point C is a point between points A2 and A3, and the ratio of the distance between coordinates X2 to Xi and the distance between coordinates Xi to X3 is r: 1-r (where 0 <r <1). Shall.

また図中の白丸で示す点B13は、点A1及びA3から線形補間(一次補間)によって補間される座標X2の点である。同様に点B24は、点A2及びA4から線形補間によって補間される座標X3の点である。点B23は、点A2及びA3から線形補間によって補間される座標Xiの点である。また点A2及び点B13間の距離(両点のY座標の差分)をΔαとし、点A3及び点B24間の距離をΔβとする。同様に、点B23及び点C間の距離をΔとする。   A point B13 indicated by a white circle in the drawing is a point of the coordinate X2 that is interpolated from the points A1 and A3 by linear interpolation (primary interpolation). Similarly, the point B24 is a point of the coordinate X3 that is interpolated from the points A2 and A4 by linear interpolation. Point B23 is a point of coordinates Xi interpolated from points A2 and A3 by linear interpolation. Further, the distance between the points A2 and B13 (difference between the Y coordinates of both points) is Δα, and the distance between the points A3 and B24 is Δβ. Similarly, the distance between the points B23 and C is Δ.

これらから、推定する点Cの座標Yiは、以下の(11)式で表すことができる。
Yi=(1−r)×Y2+r×Y3+Δ …(11)
また上記の(11)式においてΔは以下の(12)式で表すことができる。
Δ=(1−r)×Δα+r×Δβ …(12)
また更にΔα及びΔβは以下の(13)式及び(14)式で表すことができる。
Δα=Y2−(Y1+Y3)/2 …(13)
Δβ=Y3−(Y2+Y4)/2 …(14)
From these, the coordinates Yi of the point C to be estimated can be expressed by the following equation (11).
Yi = (1−r) × Y2 + r × Y3 + Δ (11)
In the above equation (11), Δ can be expressed by the following equation (12).
Δ = (1−r) × Δα + r × Δβ (12)
Furthermore, Δα and Δβ can be expressed by the following equations (13) and (14).
Δα = Y2− (Y1 + Y3) / 2 (13)
Δβ = Y3− (Y2 + Y4) / 2 (14)

即ち、算出すべき点Cは、近傍の2点(点A2及びA3)による線形補間により補間される点(点B23)に対して、離れた2点(点A1及びA4)を用いて線形補間により近傍の2点を補間した点(点B13及びB24)の誤差(Δα及びΔβ)を重み付けして平均値を算出し、この平均値(Δ)を加えた点に相当する。   That is, the point C to be calculated is linearly interpolated using two points (points A1 and A4) that are distant from the point (point B23) that is interpolated by linear interpolation using the two neighboring points (points A2 and A3). Thus, the average value is calculated by weighting the errors (Δα and Δβ) of the points (points B13 and B24) obtained by interpolating the two neighboring points, and the average value (Δ) is added.

以上の(11)式〜(14)式をソーベルフィルタにより算出したエッジ成分の強度に適用する。図15に示す0°、45°、90°及び135°のソーベルフィルタにより算出されるエッジ成分の強度(絶対値)をそれぞれa、b、c及びdとし、推定する22.5°のエッジ成分の強度(絶対値)をeとする。なお本例では強度の絶対値を扱うため、135°におけるエッジ成分の強度は、−45°における強度とみなすことができる。   The above equations (11) to (14) are applied to the strength of the edge component calculated by the Sobel filter. The edge components calculated by the 0 °, 45 °, 90 °, and 135 ° Sobel filters (absolute values) shown in FIG. 15 are a, b, c, and d, respectively, and estimated 22.5 ° edges. Let e be the intensity (absolute value) of the component. In this example, since the absolute value of the intensity is handled, the intensity of the edge component at 135 ° can be regarded as the intensity at −45 °.

よって、図17に示す点A1〜A4及びCは以下の座標となる。
A1(135°,d)
A2(0°,a)
A3(45°,b)
A4(90°,c)
C(22.5°,e)
またこの場合、r=1/2である。
Therefore, the points A1 to A4 and C shown in FIG.
A1 (135 °, d)
A2 (0 °, a)
A3 (45 °, b)
A4 (90 °, c)
C (22.5 °, e)
In this case, r = 1/2.

これらの値を(11)式〜(14)式に代入すると、以下の(21)式が得られる。
e={3×(a+b)−(c+d)}/4 …(21)
同様にして、67.5°のエッジ成分の強度をfとし、112.5°のエッジ成分の強度をgとし、157.5°のエッジ成分の強度をhとすると、以下の(22)式〜(24)式が得られる。
f={3×(b+c)−(d+a)}/4 …(22)
g={3×(c+d)−(a+b)}/4 …(23)
h={3×(d+a)−(b+c)}/4 …(24)
By substituting these values into the equations (11) to (14), the following equation (21) is obtained.
e = {3 × (a + b) − (c + d)} / 4 (21)
Similarly, when the strength of the edge component at 67.5 ° is f, the strength of the edge component at 112.5 ° is g, and the strength of the edge component at 157.5 ° is h, the following equation (22) Equation (24) is obtained.
f = {3 × (b + c) − (d + a)} / 4 (22)
g = {3 × (c + d) − (a + b)} / 4 (23)
h = {3 × (d + a) − (b + c)} / 4 (24)

よって画像処理部20は、図15に示す4つのソーベルフィルタにより算出されるエッジ成分の強度a〜dと上記の(21)式〜(24)式とに基づき、ソーベルフィルタにて算出できない他の方向に関するエッジ成分の強度e〜hを推定することができる。   Therefore, the image processing unit 20 cannot calculate with the Sobel filter based on the edge component intensities a to d calculated with the four Sobel filters shown in FIG. 15 and the equations (21) to (24). It is possible to estimate the strengths e to h of the edge components in other directions.

(c)エッジ方向判定処理
画像処理部20は、4つの基本ソーベルフィルタ及び4つの拡張ソーベルフィルタを用いて8方向のエッジ成分の強度を算出する(第1の方法)。又は、画像処理部20は、図15A〜Dの4つのソーベルフィルタを用いて各方向についてのエッジ成分の強度を算出すると共に、その他の方向についてのエッジ成分の強度を推定する(第2の方法)。画像処理部20は、算出又は推定により得られた複数のエッジ成分の強度を比較し、最も強度が強い(算出した値の絶対値が最も小さい)方向を、特定領域100のエッジ成分の方向と判定する。画像処理部20は、判定した方向に対応するエッジ保存型の平滑化フィルタ(図12及び図13参照)を読み出し、特定領域100に対するフィルタリング処理を行って、注目画素の画素値を平滑化する。
(C) Edge Direction Determination Processing The image processing unit 20 calculates the intensity of edge components in eight directions using four basic Sobel filters and four extended Sobel filters (first method). Alternatively, the image processing unit 20 calculates the strength of the edge component in each direction using the four Sobel filters of FIGS. 15A to 15D and estimates the strength of the edge component in the other directions (second second). Method). The image processing unit 20 compares the strengths of a plurality of edge components obtained by calculation or estimation, and determines the direction with the strongest strength (the absolute value of the calculated value is the smallest) as the direction of the edge component of the specific region 100. judge. The image processing unit 20 reads an edge-preserving smoothing filter (see FIGS. 12 and 13) corresponding to the determined direction, performs a filtering process on the specific region 100, and smoothes the pixel value of the target pixel.

ただし、ソーベルフィルタを用いたエッジ成分の強度算出では、例えば特定領域100が1ドットのテクスチャ又は1ドット幅の細線等を含む画像である場合、エッジ成分の方向を判定することは難しい。図18は、ソーベルフィルタにより算出される値(絶対値)と角度との対応の一例を示すグラフである。図18に示すグラフは、横軸を角度[°]とし、縦軸をソーベルフィルタにより算出されたエッジ成分の強度を示す値の絶対値としてある。また図18に示す例は、1ドットのテクスチャ又は1ドット幅の細線等を含む画像に対してソーベルフィルタを用いた演算を行った結果である。   However, in the edge component intensity calculation using the Sobel filter, it is difficult to determine the direction of the edge component when, for example, the specific region 100 is an image including a 1-dot texture or a 1-dot wide thin line. FIG. 18 is a graph showing an example of a correspondence between a value (absolute value) calculated by a Sobel filter and an angle. In the graph shown in FIG. 18, the horizontal axis represents the angle [°], and the vertical axis represents the absolute value of the value indicating the intensity of the edge component calculated by the Sobel filter. Further, the example shown in FIG. 18 is a result of performing an operation using a Sobel filter on an image including a 1-dot texture or a 1-dot width thin line.

図18に示すように、1ドットのテクスチャ又は1ドット幅の細線等を含む画像の場合、ソーベルフィルタにて算出されるエッジ成分の強度は、角度による変化が少ない。そこで画像処理部20は、算出したエッジ成分の強度の絶対値及びこれらから推定したエッジ成分の強度の絶対値から、最大値及び最小値を選別してその差分を算出する。画像処理部20は、算出した差分が閾値を超えない場合、特定領域100は方向性のない画像であるとみなし、図14に示した等方な平滑化フィルタを用いた平滑化処理を行う。   As shown in FIG. 18, in the case of an image including a 1-dot texture or a 1-dot width thin line, the intensity of the edge component calculated by the Sobel filter has little change due to the angle. Therefore, the image processing unit 20 selects the maximum value and the minimum value from the absolute value of the calculated edge component intensity and the absolute value of the edge component intensity estimated therefrom, and calculates the difference. When the calculated difference does not exceed the threshold value, the image processing unit 20 regards the specific region 100 as an image having no directionality, and performs a smoothing process using the isotropic smoothing filter illustrated in FIG.

図19は、エッジ保存型の平滑化処理の手順を示すフローチャートであり、図3のステップS7にて行う処理である。エッジ保存型の平滑化処理において、画像処理部20は、まずメモリなどに予め記憶した複数のソーベルフィルタを読み出す(ステップS51)。画像処理部20は、各ソーベルフィルタを用いて特定領域100に対するフィルタリング処理を行い、各方向に関するエッジ成分の強度を算出する(ステップS52)。   FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the edge preserving type smoothing process, which is the process performed in step S7 of FIG. In the edge preserving type smoothing process, the image processing unit 20 first reads out a plurality of Sobel filters stored in advance in a memory or the like (step S51). The image processing unit 20 performs a filtering process on the specific region 100 using each Sobel filter, and calculates the strength of the edge component in each direction (Step S52).

次いで画像処理部20は、算出した複数のエッジ成分の強度を基に、その他の方向に関するエッジ成分の強度を推定する(ステップS53)。画像処理部20は、ステップS52にて算出した強度の絶対値及びステップS53にて推定した強度の絶対値の最大値及び最小値の差分を算出し(ステップS54)、算出した差分が閾値を超えるか否かを判定する(ステップS55)。   Next, the image processing unit 20 estimates the strengths of the edge components in the other directions based on the calculated strengths of the plurality of edge components (step S53). The image processing unit 20 calculates the difference between the absolute value of the intensity calculated in step S52 and the maximum value and the minimum value of the absolute value of intensity estimated in step S53 (step S54), and the calculated difference exceeds the threshold value. It is determined whether or not (step S55).

差分が閾値を超える場合(S55:YES)、画像処理部20は、ステップS52にて算出した強度及びステップS53にて推定した強度から、強度が最大となるもの(絶対値が最小のもの)を判定することで、特定領域100に含まれるエッジ成分の方向を判定する(ステップS56)。画像処理部20は、判定したエッジ成分の方向に対応したエッジ保存型の平滑化フィルタを読み出す(ステップS57)。   When the difference exceeds the threshold value (S55: YES), the image processing unit 20 uses the intensity calculated in step S52 and the intensity estimated in step S53 to maximize the intensity (the absolute value is minimum). By determining, the direction of the edge component included in the specific region 100 is determined (step S56). The image processing unit 20 reads an edge-preserving smoothing filter corresponding to the determined direction of the edge component (step S57).

また、差分が閾値を超えない場合(S55:NO)、画像処理部20は、特定領域100のエッジ成分に方向性がないと判断し、エッジ保存型の平滑化フィルタではなく、等方の平滑化フィルタを読み出す(ステップS58)。   If the difference does not exceed the threshold (S55: NO), the image processing unit 20 determines that the edge component of the specific region 100 is not directional, and is not an edge-preserving smoothing filter but isotropic smoothing. Read out the filter (step S58).

画像処理部20は、ステップS57又はS58にて読み出した平滑化フィルタを用いて特定領域100に対するフィルタリング処理を行い、注目画素を平滑化して(ステップS59)、処理を終了する。   The image processing unit 20 performs a filtering process on the specific region 100 using the smoothing filter read in step S57 or S58, smoothes the target pixel (step S59), and ends the process.

<4.適用判定>
上述のように画像処理部20は、平滑化判定処理にて平滑化処理を実施しないと判定された場合、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理を行う。エッジ保存型の平滑化フィルタは、ある程度の高周波成分を含む領域に対して実施するものであるが、例えば明確なエッジ又はパターン等を有する画像などの場合には、フィルタリング処理を行うことによって画質が劣化する虞がある。そこで画像処理部20は、エッジ保存型平滑化フィルタによる平滑化結果を適用するか否かの判定を、一又は複数の条件に基づいて行う。以下に、判定条件の例を3つ挙げて説明する。
<4. Application judgment>
As described above, when it is determined in the smoothing determination process that the smoothing process is not performed, the image processing unit 20 performs a smoothing process using an edge-preserving smoothing filter. An edge-preserving smoothing filter is applied to a region containing a certain amount of high-frequency components. For example, in the case of an image having a clear edge or pattern, the image quality can be reduced by performing a filtering process. There is a risk of deterioration. Therefore, the image processing unit 20 determines whether or not to apply the smoothing result by the edge preserving smoothing filter based on one or a plurality of conditions. Hereinafter, three examples of determination conditions will be described.

(1)エッジ量判定
例えば画像処理部20は、特定領域100内のエッジ成分の量(強度)を算出し、算出したエッジ量が閾値より小さい場合に、エッジ保存型の平滑化フィルタによる平滑化処理結果を適用すると判定する。これにより、エッジ量が大きい場合には平滑化が行われないため、明確なエッジ又はパターン等を有する画像が平滑化されて画質が劣化することを防止できる。特定領域100のエッジ量は、例えばラプラシアンフィルタを用いて算出することができる。
(1) Edge amount determination For example, the image processing unit 20 calculates the amount (intensity) of an edge component in the specific region 100, and when the calculated edge amount is smaller than a threshold value, smoothing by an edge preserving type smoothing filter It is determined that the processing result is applied. Thereby, since smoothing is not performed when the amount of edges is large, it is possible to prevent an image having a clear edge or pattern from being smoothed to deteriorate the image quality. The edge amount of the specific region 100 can be calculated using, for example, a Laplacian filter.

図20は、ラプラシアンフィルタを用いたエッジ量判定を説明するための模式図である。画像処理部20は、予め記憶したラプラシアンフィルタ121を用いて処理を行う。図示の例では、ラプラシアンフィルタ121は、3×3の行列であり、中央の値が8に設定され、その周囲の他の値が全て−1に設定されている。   FIG. 20 is a schematic diagram for explaining edge amount determination using a Laplacian filter. The image processing unit 20 performs processing using a Laplacian filter 121 stored in advance. In the illustrated example, the Laplacian filter 121 is a 3 × 3 matrix, the central value is set to 8, and all other values around it are set to −1.

画像処理部20は、5×5の行列である特定領域100から、3×3の部分領域100a〜100iを抽出する。5×5の行列からは、3×3の部分領域100a〜100iを9通り抽出することが可能である。画像処理部20は、抽出した各部分領域100a〜100iに対してラプラシアンフィルタ121を用いたフィルタリング処理を行い、処理結果として9個の値A〜Iを算出する。画像処理部20は、各値A〜Iの絶対値の総和を評価値Sとして算出する(即ち、S=|A|+|B|+…+|I|)。   The image processing unit 20 extracts 3 × 3 partial regions 100a to 100i from the specific region 100 that is a 5 × 5 matrix. From the 5 × 5 matrix, 9 types of 3 × 3 partial regions 100a to 100i can be extracted. The image processing unit 20 performs a filtering process using the Laplacian filter 121 on each of the extracted partial regions 100a to 100i, and calculates nine values A to I as processing results. The image processing unit 20 calculates the sum of absolute values of the values A to I as the evaluation value S (that is, S = | A | + | B | + ... + | I |).

算出された評価値Sは、特定領域100内のエッジ成分の量を表している。画像処理部20は、算出した評価値Sが閾値を超えるか否かを判定する。画像処理部20は、評価値Sが閾値を超えない場合に、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用すると判定する。また画像処理部20は、評価値Sが閾値を超える場合、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用しないと判定する。   The calculated evaluation value S represents the amount of edge components in the specific area 100. The image processing unit 20 determines whether or not the calculated evaluation value S exceeds a threshold value. When the evaluation value S does not exceed the threshold value, the image processing unit 20 determines to apply the result of the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter. Further, when the evaluation value S exceeds the threshold value, the image processing unit 20 determines that the result of the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter is not applied.

(2)テクスチャ判定
また、1画素単位の細かいテクスチャ画像などの場合、平滑化処理を行うとそのテクスチャがつぶれて画質が劣化する虞がある。そこで、例えば画像処理部20は、特定領域100内の画素値の変化特性などに基づいてテクスチャ画像であるか否かを判断し、テクスチャ画像でない場合に平滑化処理結果を適用すると判定し、テクスチャ画像の場合には平滑化処理結果を適用しないと判定する構成とすることができる。
(2) Texture determination In addition, in the case of a fine texture image in units of one pixel, if the smoothing process is performed, the texture may be crushed and the image quality may be deteriorated. Therefore, for example, the image processing unit 20 determines whether or not the image is a texture image based on the change characteristics of the pixel values in the specific region 100, and determines that the smoothing processing result is applied when the texture image is not a texture image. In the case of an image, it can be configured to determine that the smoothing processing result is not applied.

例えば画像処理部20は、特定領域100内の画素の振動数(画素値の増減回数)を算出し、この振動数に基づいてエッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理結果を適用するか否かを判定する。図21及び図22は、振動数に基づく適用判定を説明するための模式図である。図21A〜図22Dに示すように、画像処理部20は、特定領域100の水平方向、垂直方向、斜め45°方向及び斜め135°方向の4方向について振動数の算出を行う。   For example, the image processing unit 20 calculates the frequency of the pixels in the specific region 100 (the number of increase / decrease of the pixel value), and applies a smoothing processing result using an edge-preserving smoothing filter based on the frequency. It is determined whether or not. 21 and 22 are schematic diagrams for explaining application determination based on the frequency. As illustrated in FIGS. 21A to 22D, the image processing unit 20 calculates the vibration frequency in the four directions of the specific region 100 in the horizontal direction, the vertical direction, the oblique 45 ° direction, and the oblique 135 ° direction.

図21Aに示すように、画像処理部20は、5×5の特定領域100内にて水平方向に隣り合う画素の画素値の差分を算出し、算出した差分値による4×5の行列を生成する。なおこのときに画像処理部20は、算出した差分値が閾値以下のものについては、該当する行列の値を0とする。   As illustrated in FIG. 21A, the image processing unit 20 calculates a difference between pixel values of pixels adjacent in the horizontal direction in the 5 × 5 specific area 100 and generates a 4 × 5 matrix using the calculated difference values. To do. At this time, the image processing unit 20 sets the value of the corresponding matrix to 0 when the calculated difference value is equal to or less than the threshold value.

次いで画像処理部20は、4×5の行列の水平方向について隣り合う値の符号(プラス、マイナス又は値が0)を調べて、隣り合う値の各組に対してポイント付けを行う。画像処理部20は、隣り合う値の符号が異なる場合、又は、隣り合う値のいずれか一方が0であり他方が0出ない場合、この組に対して1点のポイントを付与する。画像処理部20は、このようなポイント付けを4×5の行列にて水平方向に隣り合う値の全ての組に対して行うことにより、3×5=15個のポイントを得る。画像処理部20は、これら15個のポイントの総和を算出し、この総和の3倍の値を水平方向の振動数Aとする。なお総和を3倍して振動数Aとするのは、後述の斜め45°及び135°方向の演算では得られるポイントの数が9個と少ないことから、算出される振動数に対してポイントの数に応じた重みを付して正規化するためである。   Next, the image processing unit 20 examines the sign (plus, minus, or value 0) of adjacent values in the horizontal direction of the 4 × 5 matrix, and points each set of adjacent values. When the signs of adjacent values are different, or when one of the adjacent values is 0 and the other is not 0, the image processing unit 20 gives one point to this set. The image processing unit 20 obtains 3 × 5 = 15 points by performing such pointing for all sets of values adjacent in the horizontal direction in a 4 × 5 matrix. The image processing unit 20 calculates the sum of these 15 points, and sets a value that is three times the sum as the frequency A in the horizontal direction. Note that the frequency A is obtained by multiplying the sum by three because the number of points obtained by the calculation in the oblique 45 ° and 135 ° directions described later is as small as 9, so that the number of points is less than the calculated frequency. This is because normalization is performed with weights corresponding to the numbers.

同様にして、図21Bに示すように、画像処理部20は、特定領域100内にて垂直方向に隣り合う画素の画素値の差分による5×4の行列を生成する(差分値が閾値以下のものは行列の値を0とする)。画像処理部20は、5×4の行列の垂直方向について隣り合う値の符号に基づくポイント付けを行い、5×3=15個のポイントを得る。画像処理部20は、これら15個のポイントの総和を算出し、この総和の3倍の値を垂直方向の振動数Bとする。   Similarly, as illustrated in FIG. 21B, the image processing unit 20 generates a 5 × 4 matrix based on the difference between pixel values of pixels adjacent in the vertical direction in the specific region 100 (the difference value is equal to or less than a threshold value). The value of the matrix is 0). The image processing unit 20 assigns points based on codes of adjacent values in the vertical direction of the 5 × 4 matrix to obtain 5 × 3 = 15 points. The image processing unit 20 calculates the sum of these 15 points, and sets the value of three times the sum as the frequency B in the vertical direction.

図22Cに示すように、画像処理部20は、特定領域100内にて斜め45°方向に隣り合う画素の画素値の差分による4×4の行列を生成する。(差分値が閾値以下のものは行列の値を0とする)。画像処理部20は、4×4の行列の斜め45°方向について隣り合う値の符号に基づくポイント付けを行い、3×3=9個のポイントを得る。画像処理部20は、これら9個のポイントの総和を算出し、この総和の5倍の値を斜め45°方向の振動数Cとする。   As illustrated in FIG. 22C, the image processing unit 20 generates a 4 × 4 matrix based on a difference between pixel values of pixels adjacent in the specific region 100 in an oblique 45 ° direction. (If the difference value is less than or equal to the threshold value, the matrix value is 0). The image processing unit 20 assigns points based on the signs of adjacent values in the 45 × oblique direction of the 4 × 4 matrix to obtain 3 × 3 = 9 points. The image processing unit 20 calculates the sum of these nine points, and sets a value five times the sum as the frequency C in the oblique 45 ° direction.

図22Dに示すように、画像処理部20は、特定領域100内にて斜め135°方向に隣り合う画素の画素値の差分による4×4の行列を生成する。(差分値が閾値以下のものは行列の値を0とする)。画像処理部20は、4×4の行列の斜め135°方向について隣り合う値の符号に基づくポイント付けを行い、3×3=9個のポイントを得る。画像処理部20は、これら9個のポイントの総和を算出し、この総和の5倍の値を斜め135°方向の振動数Cとする。   As illustrated in FIG. 22D, the image processing unit 20 generates a 4 × 4 matrix based on a difference between pixel values of pixels adjacent in the specific region 100 in an oblique 135 ° direction. (If the difference value is less than or equal to the threshold value, the matrix value is 0). The image processing unit 20 assigns points based on the signs of adjacent values in the oblique 135 ° direction of the 4 × 4 matrix to obtain 3 × 3 = 9 points. The image processing unit 20 calculates the sum of these nine points, and sets a value five times the sum as the frequency C in the oblique 135 ° direction.

画像処理部20は、算出した4つの振動数A〜Dから最小値を選択し、この最小値が閾値を超えるか否かを判定する。画像処理部20は、振動数A〜Dの最小値が閾値を超えない場合、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用すると判定する。また画像処理部20は、振動数A〜Dの最小値が閾値を超える場合、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用しないと判定する。   The image processing unit 20 selects a minimum value from the calculated four vibration frequencies A to D, and determines whether or not the minimum value exceeds a threshold value. When the minimum value of the frequencies A to D does not exceed the threshold value, the image processing unit 20 determines to apply the result of the smoothing process using the edge-preserving smoothing filter. Further, when the minimum value of the frequencies A to D exceeds the threshold value, the image processing unit 20 determines that the result of the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter is not applied.

(3)画素値変化量判定
また例えば画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理による注目画素の画素値の変化量に応じて、平滑化処理結果を適用するか否かの判定を行う構成とすることができる。画像処理部20は、平滑化処理を行う前の注目画素の画素値(即ち入力画像の画素値)と、平滑化処理を行った注目画素の画素値との差分を算出し、この差分が閾値を超えない場合に平滑化処理結果を適用すると判定し、差分が閾値を超える場合に平滑化処理結果を適用しないと判定する。これにより平滑化処理によって注目画素の画素値が大きく変化することを防止することができる。
(3) Pixel value change amount determination Further, for example, whether the image processing unit 20 applies the smoothing process result according to the change amount of the pixel value of the target pixel by the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter. It can be set as the structure which determines whether or not. The image processing unit 20 calculates a difference between the pixel value of the target pixel before the smoothing process (that is, the pixel value of the input image) and the pixel value of the target pixel that has been subjected to the smoothing process, and the difference is a threshold value. If the difference does not exceed the threshold value, it is determined that the smoothing process result is applied, and if the difference exceeds the threshold value, it is determined that the smoothing process result is not applied. As a result, it is possible to prevent the pixel value of the target pixel from being largely changed by the smoothing process.

画像処理部20は、上記(1)〜(3)の判定により、エッジ保存型平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用するか否かを判定する。詳しくは、画像処理部20は、上記の(1)〜(3)の判定の全てにおいてエッジ保存型の平滑化処理の結果を適用すると判定した場合に、平滑化処理の結果を適用する。上記の(1)〜(3)の判定のいずれかにおいてエッジ保存型の平滑化処理の結果を適用しないと判定した場合、画像処理部20は、平滑化処理の結果を適用しない。なお画像処理部20は、上記(1)〜(3)の3条件の判定を全て行うのではなく、3条件のうち1つ又は2つの判定を行う構成であってもよい。また画像処理部20は、上記(1)〜(3)とは異なる条件に基づいて適用判定を行う構成であってよい。   The image processing unit 20 determines whether to apply the result of the smoothing process using the edge-preserving smoothing filter based on the determinations (1) to (3). Specifically, the image processing unit 20 applies the result of the smoothing process when it is determined that the result of the edge preserving type smoothing process is applied in all the determinations (1) to (3). If it is determined in any of the determinations (1) to (3) that the result of the edge-preserving smoothing process is not applied, the image processing unit 20 does not apply the result of the smoothing process. The image processing unit 20 may be configured to perform one or two determinations of the three conditions instead of performing all the determinations of the three conditions (1) to (3). The image processing unit 20 may be configured to perform application determination based on conditions different from the above (1) to (3).

また本実施の形態においては、例えば図3のフローチャートに示すように画像処理部20はエッジ保存型平滑化フィルタを用いた平滑化処理を行った後で、この平滑化結果を適用するか否かを判定する構成としたが、これに限るものではない。適用判定の条件(3)のような平滑化結果を参照した適用判定を行わない場合、画像処理部20は、適用判定を先に行い、判定結果に応じてエッジ保存型平滑化フィルタによる平滑化処理を行う構成としてもよい。   Further, in the present embodiment, for example, as shown in the flowchart of FIG. 3, the image processing unit 20 performs smoothing processing using an edge preserving smoothing filter and then determines whether or not to apply the smoothing result. However, the present invention is not limited to this. When the application determination with reference to the smoothing result as in the application determination condition (3) is not performed, the image processing unit 20 performs the application determination first and performs smoothing by the edge preserving smoothing filter according to the determination result. It is good also as a structure which performs a process.

図23及び図24は、適用判定処理の手順を示すフローチャートであり、図3のステップS8にて行う処理である。まず画像処理部20は、エッジ量判定の処理を行う。画像処理部20は、5×5の特定領域100から3×3の部分領域100a〜100iを一つ抽出し(ステップS71)、抽出した部分領域に対してラプラシアンフィルタ121によるフィルタリング処理を行う(ステップS72)。画像処理部20は、全ての特定領域100a〜100iの抽出及びラプラシアンフィルタ121によるフィルタリング処理を終了したか否かを判定する。これらの処理を全特定領域100a〜100iに対して行っていない場合(S73:NO)、画像処理部20は、ステップS71へ処理を戻し、別の部分領域100a〜100iを抽出してラプラシアンフィルタ121によるフィルタリング処理を行う。   23 and 24 are flowcharts showing the procedure of the application determination process, which is the process performed in step S8 of FIG. First, the image processing unit 20 performs edge amount determination processing. The image processing unit 20 extracts one 3 × 3 partial regions 100a to 100i from the 5 × 5 specific region 100 (step S71), and performs filtering processing by the Laplacian filter 121 on the extracted partial regions (step S71). S72). The image processing unit 20 determines whether or not the extraction of all the specific areas 100a to 100i and the filtering process by the Laplacian filter 121 are finished. When these processes are not performed on all the specific areas 100a to 100i (S73: NO), the image processing unit 20 returns the process to step S71, extracts other partial areas 100a to 100i, and the Laplacian filter 121. Perform the filtering process.

特定領域100a〜100iの抽出及びフィルタリング処理を全ての特定領域100a〜100iについて終了した場合(S73:YES)、画像処理部20は、フィルタリング処理にて算出した複数の値について、絶対値の総和を算出し(ステップS74)、この総和を評価値Sとする。画像処理部20は、評価値Sが閾値未満であるか否かを判定する(ステップS75)。評価値Sが閾値以上である場合(S75:NO)、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化処理の結果を適用しないと判定し(ステップS85)、適用判定処理を終了する。   When the extraction and filtering processing of the specific areas 100a to 100i are finished for all the specific areas 100a to 100i (S73: YES), the image processing unit 20 calculates the sum of absolute values of the plurality of values calculated in the filtering process. Calculation is made (step S74), and this sum is taken as an evaluation value S. The image processing unit 20 determines whether or not the evaluation value S is less than the threshold value (step S75). When the evaluation value S is equal to or greater than the threshold value (S75: NO), the image processing unit 20 determines not to apply the result of the edge preserving smoothing process (step S85), and ends the application determination process.

評価値Sが閾値未満の場合(S75:YES)、画像処理部20は、テクスチャ判定の処理を行う。画像処理部20は、特定領域100の一の方向について、隣接する画素間の画素値の差分を算出する(ステップS76)。画像処理部20は、算出した差分により構成される行列について、一の方向に隣接する差分値の符号に基づいてポイントを付与する(ステップS77)。画像処理部20は、複数のポイントの総和を算出すると共に、算出した総和を所定倍して正規化を行い(ステップS78)、正規化した値をこの方向についての振動数とする。その後、画像処理部20は、処理を行うべき全方向についてステップS76〜S78の処理を終了したか否かを判定する(ステップS79)。全方向について処理を終了していない場合(S79:NO)、画像処理部20は、ステップS76へ処理を戻し、他の方向について同様の処理を行う。   When the evaluation value S is less than the threshold (S75: YES), the image processing unit 20 performs texture determination processing. The image processing unit 20 calculates a pixel value difference between adjacent pixels in one direction of the specific region 100 (step S76). The image processing unit 20 assigns points based on the sign of the difference value adjacent in one direction to the matrix constituted by the calculated differences (step S77). The image processing unit 20 calculates the sum of a plurality of points, performs normalization by multiplying the calculated sum by a predetermined amount (step S78), and sets the normalized value as the frequency in this direction. Thereafter, the image processing unit 20 determines whether or not the processing in steps S76 to S78 has been completed for all directions to be processed (step S79). If the process has not been completed for all directions (S79: NO), the image processing unit 20 returns the process to step S76, and performs the same process for the other directions.

全方向について処理を終了した場合(S79:YES)、画像処理部20は、各方向について算出した振動数から最小値を選択し(ステップS80)、振動数の最小値が閾値未満であるか否かを判定する(ステップS81)。振動数の最小値が閾値以上である場合(S81:NO)、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化処理の結果を適用しないと判定し(ステップS85)、適用判定処理を終了する。   When the process has been completed for all directions (S79: YES), the image processing unit 20 selects the minimum value from the frequencies calculated for each direction (step S80), and whether or not the minimum value of the frequencies is less than the threshold value. Is determined (step S81). When the minimum value of the frequency is equal to or greater than the threshold value (S81: NO), the image processing unit 20 determines not to apply the result of the edge preserving smoothing process (step S85), and ends the application determination process.

振動数の最小値が閾値未満の場合(S81:YES)、画像処理部20は、画素値変化量判定の処理を行う。画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の前後の注目画素値について、変化量(差分)を算出し(ステップS82)、この変化量が閾値未満であるか否かを判定する(ステップS83)。変化量が閾値未満である場合(S83:YES)、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化処理の結果を適用すると判定し(ステップS84)、適用判定処理を終了する。また変化量が閾値以上である場合(S83:NO)、画像処理部20は、エッジ保存型の平滑化処理の結果を適用しないと判定し(ステップS85)、適用判定処理を終了する。   When the minimum value of the frequency is less than the threshold value (S81: YES), the image processing unit 20 performs a pixel value change amount determination process. The image processing unit 20 calculates a change amount (difference) for the target pixel value before and after the smoothing process using the edge-preserving smoothing filter (step S82), and whether or not the change amount is less than a threshold value. Is determined (step S83). When the amount of change is less than the threshold (S83: YES), the image processing unit 20 determines to apply the result of the edge preserving smoothing process (step S84), and ends the application determination process. If the amount of change is equal to or greater than the threshold (S83: NO), the image processing unit 20 determines not to apply the result of the edge preserving smoothing process (step S85), and ends the application determination process.

以上の構成の本実施の形態に係る表示装置1は、入力画像から注目画素を含む特定領域100を抽出し、特定領域100内の注目画素に対する平滑化処理を行うか否かの判定を行う。平滑化処理を行うと判定した場合、表示装置1は、平滑化フィルタを用いたフィルタリング処理を行って注目画素を平滑化する。平滑化処理を行わないと判定した場合、表示装置1は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いたフィルタリング処理を行って注目画素を平滑化する。このとき表示装置1は、特定領域100内の画素値又はエッジ保存型の平滑化フィルタによる平滑化結果等に応じて、エッジ保存型の平滑化フィルタによる平滑化結果を適用するか否かを判定する。これらにより表示装置1は、入力画像の注目画素に対して、平滑化フィルタにより平滑化した画素値、エッジ保存型の平滑化フィルタにより平滑化した画素値、又は、平滑化を行っていない画素値を出力することができる。表示装置1は、これらの処理を入力画像の全画素について行うことにより、各画素に適した平滑化を行った出力画像を生成し、表示することができる。   The display device 1 according to the present embodiment having the above configuration extracts the specific area 100 including the target pixel from the input image, and determines whether or not to perform the smoothing process on the target pixel in the specific area 100. When it determines with performing a smoothing process, the display apparatus 1 performs the filtering process using a smoothing filter, and smoothes an attention pixel. When it is determined that the smoothing process is not performed, the display device 1 performs a filtering process using an edge-preserving smoothing filter to smooth the target pixel. At this time, the display device 1 determines whether or not to apply the smoothing result by the edge preserving smoothing filter according to the pixel value in the specific region 100 or the smoothing result by the edge preserving smoothing filter. To do. As a result, the display device 1 uses the pixel value smoothed by the smoothing filter, the pixel value smoothed by the edge-preserving smoothing filter, or the pixel value that has not been smoothed for the target pixel of the input image. Can be output. The display device 1 can generate and display an output image subjected to smoothing suitable for each pixel by performing these processes for all the pixels of the input image.

また表示装置1は、特定領域100にて画素間の画素値の微分値を算出し、算出した微分値に基づいて特定領域100内の注目画素に対する平滑化処理を行うか否かを判定する。更に表示装置1は、平滑化処理を行うと判定した場合、特定領域100内のノイズ境界の方向及び位置を決定する。これにより特定領域100に存在するノイズ境界の方向及び位置に適した平滑化を行うことができるため、入力画像からノイズを精度よく除去又は低減することができる。   Further, the display device 1 calculates a differential value of the pixel value between the pixels in the specific region 100, and determines whether or not to perform the smoothing process on the target pixel in the specific region 100 based on the calculated differential value. Further, when it is determined that the smoothing process is to be performed, the display device 1 determines the direction and position of the noise boundary in the specific region 100. As a result, smoothing suitable for the direction and position of the noise boundary existing in the specific region 100 can be performed, so that noise can be accurately removed or reduced from the input image.

また表示装置1は、特定領域100内のノイズ境界の方向が水平パターン、垂直パターン又はその他パターンでない場合(即ち特定領域100内にノイズ境界が存在しない場合)、特定領域100のサイズを拡大して、上記パターンのノイズ境界を検出するまで又は特定領域100が所定の大きさに拡大されるまで、判定を繰り返し行う。これにより表示装置1は、種々の大きさのブロックノイズを精度よく検出して除去又は低減することができる。   Further, the display device 1 enlarges the size of the specific region 100 when the direction of the noise boundary in the specific region 100 is not a horizontal pattern, a vertical pattern, or other patterns (that is, when no noise boundary exists in the specific region 100). The determination is repeated until the noise boundary of the pattern is detected or the specific area 100 is enlarged to a predetermined size. Thereby, the display apparatus 1 can detect and remove or reduce block noise of various sizes with high accuracy.

また表示装置1は、特定領域100の隣接画素間の画素値の1次微分値及び2次微分値を算出して、特定領域100内の注目画素に対する平滑化処理を行うか否かを判定する。このとき表示装置1は、閾値との比較により1次微分値を2値化した行列を生成して、この行列の各行又は各列の論理和を算出すると共に、閾値との比較により2次微分値を2値化した行列を生成して、この行列の各行又は各列の論理和を算出する。表示装置1は、算出した1次微分値に関する論理和及び2次微分値に関する論理和の論理和を更に算出し、算出結果に基づいて平滑化処理の実施可否を判定する。これらにより表示装置1は、特定領域100内の注目画素に対する平滑化処理の実施可否を精度よく判定することができる。   Further, the display device 1 calculates a primary differential value and a secondary differential value of pixel values between adjacent pixels in the specific region 100, and determines whether or not to perform a smoothing process on the target pixel in the specific region 100. . At this time, the display device 1 generates a matrix in which the primary differential values are binarized by comparison with the threshold value, calculates the logical sum of each row or each column of the matrix, and also compares the secondary differential value with the threshold value. A matrix in which the values are binarized is generated, and a logical sum of each row or each column of the matrix is calculated. The display device 1 further calculates the logical sum of the logical sum related to the calculated primary differential value and the logical sum related to the secondary differential value, and determines whether smoothing processing can be performed based on the calculation result. Accordingly, the display device 1 can accurately determine whether smoothing processing can be performed on the target pixel in the specific region 100.

また表示装置1は、微分値の算出及び論理和の算出を特定領域100の縦方向及び横方向について行い、各方向について算出した論理和に基づいてノイズ境界が縦方向又は横方向に延在しているか否かを決定する。また表示装置1は、2次微分値の行列における0/1の配置パターンに基づいて、特定領域100内のノイズ境界の位置を決定する。これらにより表示装置1は、特定領域100に含まれるノイズ境界の延在方向が縦方向又は横方向(垂直方向又は水平方向)のいずれであるか、及び、特定領域100内のノイズ境界の位置を容易に判断することができる。   The display device 1 calculates the differential value and the logical sum in the vertical direction and the horizontal direction of the specific area 100, and the noise boundary extends in the vertical direction or the horizontal direction based on the logical sum calculated in each direction. Determine whether or not. The display device 1 determines the position of the noise boundary in the specific region 100 based on the arrangement pattern of 0/1 in the matrix of secondary differential values. Accordingly, the display device 1 determines whether the extending direction of the noise boundary included in the specific area 100 is the vertical direction or the horizontal direction (vertical direction or horizontal direction), and the position of the noise boundary in the specific area 100. It can be easily judged.

また表示装置1は、ノイズを除去又は低減するための平滑化フィルタを複数記憶し、決定したノイズ境界の方向及び/又は位置に応じて平滑化フィルタを選択し、選択した平滑化フィルタを用いて特定領域100の注目画素の画素値を平滑化する。これにより表示装置1は、特定領域100内のノイズ境界の方向及び位置に適した平滑化を行うことができる。   The display device 1 stores a plurality of smoothing filters for removing or reducing noise, selects a smoothing filter according to the determined direction and / or position of the noise boundary, and uses the selected smoothing filter. The pixel value of the target pixel in the specific area 100 is smoothed. Thereby, the display apparatus 1 can perform smoothing suitable for the direction and position of the noise boundary in the specific region 100.

また表示装置1は、複数のソーベルフィルタを用いて特定領域100に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出すると共に、算出した強度に基づいて他の方向に関するエッジ成分の強度を推定する。表示装置1は、算出及び推定したエッジ成分の強度を基に、特定領域100のエッジ成分の延在方向を決定し、決定した方向に対応したエッジ保存型の平滑化フィルタを用いて平滑化を行う。これにより表示装置1は、記憶したソーベルフィルタでは算出できない方向についてのエッジ成分の強度を推定することができ、より多くの方向についてエッジ成分の方向を決定することができる。よって表示装置1は、特定領域100のエッジ成分により適したエッジ保存型の平滑化フィルタを選択することができ、精度のよい平滑化を行うことができる。   Further, the display device 1 calculates the strength of the edge component included in the specific region 100 in a plurality of directions using a plurality of Sobel filters, and estimates the strength of the edge component in other directions based on the calculated strength. The display device 1 determines the extending direction of the edge component in the specific region 100 based on the calculated and estimated intensity of the edge component, and performs smoothing using an edge preserving type smoothing filter corresponding to the determined direction. Do. Thereby, the display device 1 can estimate the strength of the edge component in a direction that cannot be calculated by the stored Sobel filter, and can determine the direction of the edge component in more directions. Therefore, the display device 1 can select an edge-preserving smoothing filter that is more suitable for the edge component of the specific region 100, and can perform smoothing with high accuracy.

また表示装置1は、ソーベルフィルタによるエッジ成分の強度を少なくとも4方向(0°、45°、90°及び135°)について行い、算出した4つの強度に基づいて他の方向(22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°)に関するエッジ成分の強度を推定する。表示装置1は、線形補間によりエッジ成分の強度を推定するための(21)式〜(24)式を記憶しており、ソーベルフィルタを用いて算出した4つの強度をこの演算式に代入することで、他の方向に関する強度の推定値を算出することができる。   Further, the display device 1 performs the edge component intensity by the Sobel filter in at least four directions (0 °, 45 °, 90 °, and 135 °), and based on the calculated four intensities, the other direction (22.5 ° , 67.5 °, 112.5 ° and 157.5 °). The display device 1 stores formulas (21) to (24) for estimating the strength of the edge component by linear interpolation, and substitutes the four strengths calculated using the Sobel filter into this formula. Thus, it is possible to calculate an estimated value of the intensity in other directions.

また表示装置1は、0°、45°、90°及び135°に対応する4つの基本ソーベルフィルタに加えて、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°に対応する4つの拡張ソーベルフィルタを記憶し、8つのソーベルフィルタを用いて8方向に関する強度を算出してもよい。4つの拡張ソーベルフィルタは、(1)〜(4)式又は(5)〜(8)式にて予め算出することができる。これにより表示装置1は、特定領域100のエッジ成分により適したエッジ保存型の平滑化フィルタを選択することができ、精度のよい平滑化を行うことができる。   In addition to the four basic Sobel filters corresponding to 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °, the display device 1 has 22.5 °, 67.5 °, 112.5 °, and 157.5 °. Four corresponding extended Sobel filters may be stored, and the strengths in the eight directions may be calculated using the eight Sobel filters. The four extended Sobel filters can be calculated in advance using equations (1) to (4) or equations (5) to (8). Accordingly, the display device 1 can select an edge-preserving smoothing filter that is more suitable for the edge component of the specific region 100, and can perform smoothing with high accuracy.

また表示装置1は、算出及び推定した複数のエッジ強度から最大値及び最小値を選択し、これらの差分が閾値を超えるか否かを判定する。表示装置1は、差分が閾値を超えない場合、特定領域100はエッジ成分を含まない略平坦な画像であるとみなし、エッジ保存型ではない等方の平滑化フィルタを用いて平滑化を行う。これによりエッジ成分を含まない画像を適切に平滑化することができる。   In addition, the display device 1 selects the maximum value and the minimum value from the plurality of calculated and estimated edge strengths, and determines whether or not these differences exceed a threshold value. When the difference does not exceed the threshold value, the display device 1 regards the specific region 100 as a substantially flat image that does not include an edge component, and performs smoothing using an isotropic smoothing filter that is not an edge-preserving type. This makes it possible to appropriately smooth an image that does not include an edge component.

また表示装置1は、特定領域100に対してラプラシアンフィルタを用いてエッジ成分の強度を算出し、算出した強度が閾値を超えるか否かを判定する。算出した強度が閾値を超えない場合、表示装置1は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用しない。これにより、例えば入力画像が明確なエッジ又はパターン等を有する画像である場合に、平滑化処理によって画質を劣化させることを防止できる。   Further, the display device 1 calculates the strength of the edge component for the specific region 100 using a Laplacian filter, and determines whether the calculated strength exceeds a threshold value. When the calculated intensity does not exceed the threshold, the display device 1 does not apply the result of the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter. Thereby, for example, when the input image is an image having a clear edge or pattern, it is possible to prevent the image quality from being deteriorated by the smoothing process.

また表示装置1は、特定領域100における隣接する画素の画素値の増減回数、即ち振動数を算出し、算出した振動数が閾値を超えるか否かを判定する。算出した振動数が閾値を超える場合、表示装置1は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用しない。これにより、例えば入力画像が1画素単位などの細かいテクスチャを含む画像である場合に、平滑化処理によってテクスチャが不明瞭になるなどの画質の劣化を防止できる。   Further, the display device 1 calculates the increase / decrease frequency of the pixel values of adjacent pixels in the specific region 100, that is, the vibration frequency, and determines whether the calculated vibration frequency exceeds a threshold value. When the calculated frequency exceeds the threshold value, the display device 1 does not apply the result of the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter. Thereby, for example, when the input image is an image including a fine texture such as one pixel unit, it is possible to prevent image quality deterioration such as the texture becoming unclear due to the smoothing process.

また表示装置1は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の前後における注目画素の画素値の変化量を算出し、算出した変化量が閾値を超えるか否かを判定する。変化量が閾値を超える場合、表示装置1は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用しない。これにより、例えば特定領域100内にて注目画素のみ他の画素とは大きく画素値が異なるなど、注目画素がテクスチャであるか又はノイズであるかを判別することが難しい場合に、平滑化の影響を低減することができる。   The display device 1 calculates the amount of change in the pixel value of the pixel of interest before and after the smoothing process using the edge-preserving smoothing filter, and determines whether the calculated amount of change exceeds the threshold value. When the change amount exceeds the threshold value, the display device 1 does not apply the result of the smoothing process using the edge preserving type smoothing filter. Thereby, for example, when it is difficult to determine whether the pixel of interest is texture or noise, for example, only the pixel of interest within the specific region 100 is greatly different from other pixels, the influence of smoothing Can be reduced.

なお本実施の形態においては、特定領域100内の注目画素に対する平滑化処理を行わないと判定した場合に、表示装置1はエッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化を行う構成としたが、これに限るものではなく、表示装置1はエッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化を行わない構成であってもよい。また表示装置1は、5×5画素の領域を特定領域100として抽出する構成としたが、これに限るものではなく、例えば3×3画素又は7×7画素等のようにその他の大きさの領域を特定領域100として抽出してもよい。また図10及び図11に示した平滑化フィルタは、一例であって、これに限るものではない。同様に図12及び図13に示したエッジ保存型の平滑化フィルタは、一例であって、これに限るものではない。また図14に示した等方の平滑化フィルタは、一例であって、これに限るものではない。また図15に示したソーベルフィルタ及び図20に示したラプラシアンフィルタは、一例であって、これに限るものではない。   In the present embodiment, the display device 1 is configured to perform smoothing using an edge-preserving smoothing filter when it is determined that smoothing processing is not performed on the target pixel in the specific region 100. However, the present invention is not limited to this, and the display device 1 may be configured not to perform smoothing using an edge-preserving smoothing filter. In addition, the display device 1 is configured to extract a 5 × 5 pixel area as the specific area 100, but is not limited to this. For example, the display device 1 has other sizes such as 3 × 3 pixels or 7 × 7 pixels. An area may be extracted as the specific area 100. Moreover, the smoothing filter shown in FIG.10 and FIG.11 is an example, Comprising: It does not restrict to this. Similarly, the edge-preserving smoothing filter shown in FIGS. 12 and 13 is an example, and the present invention is not limited to this. The isotropic smoothing filter shown in FIG. 14 is an example, and the present invention is not limited to this. The Sobel filter shown in FIG. 15 and the Laplacian filter shown in FIG. 20 are examples, and the present invention is not limited to this.

また表示装置1は、ソーベルフィルタを用いて0°、45°、90°及び135°のエッジ成分の強度を算出すると共に、22.5°、67.5°、112.5°及び157.5°のエッジ成分の強度を算出又は推定する構成としたが、これらの方向(角度)は一例であって、これに限るものではない。また表示装置1は、8つのソーベルフィルタを記憶しておき、8方向のエッジ成分の強度を算出する第1の方法、又は、4つのソーベルフィルタを記憶しておき、これ以外の4方向のエッジ成分の強度を推定する第2の方法のいずれを用いる構成であってもよい。また更には、第1及び第2の方法を組み合わせてもよい。例えば、6方向のソーベルフィルタにてエッジ成分の強度を算出し、残りの2方向のエッジ成分の強度を推定する構成とすることができる。また例えば、8方向のソーベルフィルタにて8方向のエッジ成分の強度を算出し、これ以外の更に8方向のエッジ成分の強度を推定して、16方向のエッジ成分の強度を取得する構成とすることができる。   The display device 1 calculates the intensity of edge components of 0 °, 45 °, 90 °, and 135 ° using a Sobel filter, and 22.5 °, 67.5 °, 112.5 °, and 157. The intensity of the 5 ° edge component is calculated or estimated, but these directions (angles) are merely examples, and the present invention is not limited to this. The display device 1 stores eight sobel filters and stores the first method for calculating the intensity of edge components in eight directions, or stores four sobel filters, and other four directions. Any of the second methods for estimating the intensity of the edge component may be used. Furthermore, the first and second methods may be combined. For example, it is possible to calculate the strength of the edge component using a six-direction Sobel filter and estimate the strength of the remaining two-direction edge component. Further, for example, the configuration is such that the strength of the edge component in the eight directions is calculated by the eight-direction Sobel filter, the strength of the edge component in the other eight directions is estimated, and the strength of the edge component in the sixteen directions is obtained can do.

また表示装置1は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理の結果を適用するか否かを、エッジ量判定、テクスチャ判定及び画素値変化量判定の3条件にて判定する構成としたが、これに限るものではない。表示装置1は、例えば上記3条件のうちの1つ又は2つの条件に基づいて適用判定を行ってもよく、また例えば上記3条件以外の条件に基づいて適用判定を行ってもよい。   Further, the display device 1 is configured to determine whether or not to apply the result of the smoothing process using the edge-preserving smoothing filter under the three conditions of edge amount determination, texture determination, and pixel value change amount determination. However, it is not limited to this. The display device 1 may perform application determination based on, for example, one or two of the above three conditions, or may perform application determination based on conditions other than the above three conditions, for example.

また表示装置1は、平滑化フィルタによる第1の平滑化処理、又は、エッジ保存型の平滑化フィルタによる第2の平滑化処理の2種類の平滑化処理を入力画像に対して行う構成としたが、これに限るものではない。表示装置1は、第1の平滑化処理を行い、第2の平滑化処理を行わない構成であってもよい。この場合、例えば図3のフローチャートにおいて、ステップS4にて平滑化を実施しないと判定した場合、表示装置1は、ステップS11の注目画素の画素値を出力する処理を行う構成とすればよい。   The display device 1 is configured to perform two types of smoothing processing on the input image, the first smoothing processing using the smoothing filter or the second smoothing processing using the edge preserving type smoothing filter. However, it is not limited to this. The display device 1 may have a configuration in which the first smoothing process is performed and the second smoothing process is not performed. In this case, for example, in the flowchart of FIG. 3, when it is determined in step S4 that smoothing is not performed, the display device 1 may be configured to perform the process of outputting the pixel value of the target pixel in step S11.

また表示装置1は、入力画像から抽出した特定領域100に対して、ノイズ境界の方向決定処理(ステップS24)及び位置決定処理(ステップS29)を行い、決定した方向及び位置に基づいて、平滑化処理以外の画像処理を行う構成であってもよい。   The display device 1 also performs noise boundary direction determination processing (step S24) and position determination processing (step S29) on the specific region 100 extracted from the input image, and smoothes based on the determined direction and position. It may be configured to perform image processing other than processing.

また表示装置1は、第1の平滑化処理を行わずに、第2の平滑化処理を行う構成であってもよい。この場合、例えば図3のフローチャートにおいて、ステップS2にて特定領域100を抽出した後、ステップS7へ処理を進めてエッジ保存型の平滑化フィルタによる平滑化処理を行う構成とすればよい。更に表示装置1は、エッジ保存型平滑化フィルタ処理の結果を適用するか否かの適用判定を行わない構成であってよい。この場合、エッジ保存型平滑化フィルタ処理の結果を常に適用する構成とすればよい。   The display device 1 may be configured to perform the second smoothing process without performing the first smoothing process. In this case, for example, in the flowchart of FIG. 3, after the specific region 100 is extracted in step S <b> 2, the process proceeds to step S <b> 7 to perform the smoothing process using the edge-preserving smoothing filter. Furthermore, the display device 1 may be configured not to perform application determination as to whether or not to apply the result of the edge preserving smoothing filter process. In this case, the configuration may be such that the result of the edge preserving smoothing filter process is always applied.

また表示装置1は、入力画像から抽出した特定領域100に対して、エッジ強度算出処理(ステップS52)及びエッジ強度推定処理(ステップS53)等を行った結果に基づいてエッジ成分の方向判定処理(ステップS56)を行い、判定した方向に基づいて、平滑化処理以外の画像処理を行う構成であってもよい。   The display device 1 also performs edge component direction determination processing (step S52), edge strength estimation processing (step S53), and the like on the specific region 100 extracted from the input image. Step S56) may be performed, and image processing other than smoothing processing may be performed based on the determined direction.

また本実施の形態においては、入力画像に含まれるノイズを除去又は低減する装置として表示装置1を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、その他の種々の画像処理装置に同様の構成を適用することができる。例えばPC5からの入力画像ではなく、チューナなどにて受信したテレビジョン放送に係る画像を表示する表示装置に同様の構成を適用することができる。また例えばプリンタ又はファクシミリ等のように入力画像を印刷する画像処理装置に同様の構成を適用することができる。   In the present embodiment, the display device 1 has been described as an example of a device that removes or reduces noise included in an input image. However, the present invention is not limited to this, and the same applies to other various image processing devices. Configuration can be applied. For example, the same configuration can be applied to a display device that displays not an input image from the PC 5 but an image related to a television broadcast received by a tuner or the like. A similar configuration can be applied to an image processing apparatus that prints an input image, such as a printer or a facsimile.

(変形例)
また例えばPCが画像の伸張及び上述のノイズ除去等の処理を行い、ノイズが除去又は低減された画像を表示装置へ入力する構成としてもよい。この場合、上述の画像処理の機能がコンピュータプログラムとして提供され、PCのCPUがコンピュータプログラムを実行することによって上述の画像処理が行われる構成であってよい。またコンピュータプログラムは、ディスク又はメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよく、インターネットなどのネットワークを介して提供されてもよい。
(Modification)
Further, for example, the PC may perform processing such as image expansion and noise removal described above, and an image from which noise is removed or reduced may be input to the display device. In this case, the above-described image processing function may be provided as a computer program, and the above-described image processing may be performed by a PC CPU executing the computer program. The computer program may be provided by being recorded on a recording medium such as a disk or a memory card, or may be provided via a network such as the Internet.

図25は、変形例に係るPC155の構成を示すブロック図である。変形例に係るPC155は、JPEG又はMPEG等の方式で圧縮された入力画像を伸張し、ノイズを除去又は低減する画像処理を行って表示装置151へ出力する。表示装置151は、PC155からの入力画像を液晶パネルに表示する。PC155は、CPU156、操作部157、1次記憶部158、2次記憶部159、記録媒体装着部160、通信部161及び画像出力部162等を備えて構成されている。   FIG. 25 is a block diagram illustrating a configuration of the PC 155 according to the modification. The PC 155 according to the modified example decompresses an input image compressed by a method such as JPEG or MPEG, performs image processing for removing or reducing noise, and outputs the processed image to the display device 151. The display device 151 displays an input image from the PC 155 on the liquid crystal panel. The PC 155 includes a CPU 156, an operation unit 157, a primary storage unit 158, a secondary storage unit 159, a recording medium mounting unit 160, a communication unit 161, an image output unit 162, and the like.

CPU156は、2次記憶部159に記憶された画像処理プログラム181を読み出して実行することにより、上述の画像伸張部17及び画像処理部20等がソフトウェア的な機能ブロックとして実現される。操作部157は、キーボード及びマウス等の入力装置であり、ユーザの操作を受け付けてCPU156へ通知する。1次記憶部158は、SRAM(Static Random Access Memory)などのメモリ素子で構成され、CPU156の処理
に利用される種々のデータが一時的に記憶される。2次記憶部159は、ハードディスクなどの記憶装置で構成され、画像処理プログラム181などの種々のコンピュータプログラムと、このコンピュータプログラムの実行に要する種々のデータとが記憶される。記録媒体装着部160は、ディスクドライブ又はメモリカードスロット等の装置であり、DVD(Digital Versatile Disk)又はメモリカード等の記録媒体180が装着され、記録媒体に記録されたコンピュータプログラム及びデータ等を読み出す。通信部161は、無線又は有線によりインターネットなどのネットワークを介して他の装置との通信を行うものである。画像出力部162は、CPU156にて画像処理が施されたデータを表示装置151へ出力する。
The CPU 156 reads and executes the image processing program 181 stored in the secondary storage unit 159, whereby the above-described image expansion unit 17, the image processing unit 20, and the like are realized as software function blocks. The operation unit 157 is an input device such as a keyboard and a mouse. The operation unit 157 receives a user operation and notifies the CPU 156 of the operation. The primary storage unit 158 includes a memory element such as an SRAM (Static Random Access Memory), and temporarily stores various data used for processing of the CPU 156. The secondary storage unit 159 is configured by a storage device such as a hard disk, and stores various computer programs such as the image processing program 181 and various data required for executing the computer program. The recording medium mounting unit 160 is a device such as a disk drive or a memory card slot, and is loaded with a recording medium 180 such as a DVD (Digital Versatile Disk) or a memory card, and reads computer programs and data recorded on the recording medium. . The communication unit 161 communicates with other devices via a network such as the Internet by wireless or wired. The image output unit 162 outputs data subjected to image processing by the CPU 156 to the display device 151.

図示の例では、画像処理プログラム181は記録媒体180に記録されて提供される。PC155のCPU156は、記録媒体装着部160に記録媒体180が装着された場合、記録媒体180に記録された画像処理プログラム181などを読み出して2次記憶部159に記憶する。CPU156は、2次記憶部159から画像処理プログラム181を読み出して実行することにより、画像伸張部17及び画像処理部20等として動作する。CPU156は、例えばJPEG又はMPEG等の方式で圧縮された画像を表示する指示を操作部157にて受け付けた場合、表示対象の画像を例えば2次記憶部159から読み出すなどして取得し、画像伸張部17にて画像の伸張を行う。   In the illustrated example, the image processing program 181 is provided by being recorded on the recording medium 180. When the recording medium 180 is loaded in the recording medium loading unit 160, the CPU 156 of the PC 155 reads the image processing program 181 and the like recorded on the recording medium 180 and stores them in the secondary storage unit 159. The CPU 156 operates as the image expansion unit 17 and the image processing unit 20 by reading out and executing the image processing program 181 from the secondary storage unit 159. For example, when the operation unit 157 receives an instruction to display an image compressed by a method such as JPEG or MPEG, the CPU 156 obtains an image to be displayed by, for example, reading it from the secondary storage unit 159, and decompresses the image. The unit 17 decompresses the image.

次いでCPU156は、伸張した画像に含まれるノイズを除去又は低減する画像処理を画像処理部20にて行う。画像処理部20は、伸張した画像から注目画素を含む特定領域100を抽出し、抽出した特定領域100内の注目画素に対する平滑化処理を行うか否かを判定し、平滑化処理を行うと判定した場合に平滑化フィルタを用いた平滑化処理を行う。また画像処理部20は、平滑化処理を行わないと判定した場合に、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いた平滑化処理を行うと共に、この処理を適用するか否かを判定する。画像処理部20は、これらの処理を画像の全画素について繰り返し行い、各画素の画素値を、平滑化フィルタにより平滑化した画素値、エッジ保存型の平滑化フィルタにより平滑化した画素値、又は、元の画素値のいずれかとした画像を生成して出力する。これにより画像処理部20は、ブロックノイズなどの階段状ノイズを除去又は低減した出力画像を生成することができる。   Next, the CPU 156 performs image processing for removing or reducing noise included in the decompressed image in the image processing unit 20. The image processing unit 20 extracts the specific area 100 including the target pixel from the expanded image, determines whether to perform the smoothing process on the target pixel in the extracted specific area 100, and determines to perform the smoothing process. In this case, a smoothing process using a smoothing filter is performed. Further, when it is determined that the smoothing process is not performed, the image processing unit 20 performs a smoothing process using an edge-preserving smoothing filter and determines whether to apply this process. The image processing unit 20 repeats these processes for all the pixels of the image, and the pixel value of each pixel is smoothed by the smoothing filter, the pixel value smoothed by the edge-preserving smoothing filter, or Then, an image having one of the original pixel values is generated and output. Accordingly, the image processing unit 20 can generate an output image from which stepped noise such as block noise has been removed or reduced.

1 表示装置(画像処理装置)
5 PC
11 制御部
12 操作部
13 液晶パネル
14 バックライト
15 ライト駆動部
16 画像入力部
17 画像伸張部
18 パネル駆動部
20 画像処理部(特定領域抽出手段、ソーベルフィルタ記憶手段、エッジ強度算出手段、エッジ強度推定手段、エッジ方向決定手段、エッジ保存型平滑化フィルタ記憶手段、エッジ強度差分判定手段、第2のエッジ強度算出手段、エッジ強度判定手段、増減回数算出手段、増減回数判定手段、平滑差分算出手段、平滑差分判定手段)
21 特定領域抽出部(特定領域抽出手段)
22 平滑化判定部
23 第1平滑化部
24 第2平滑化部(平滑化手段)
25 適用判定部(適用判定手段)
26 画素値選択部
100 特定領域
101 水平1次微分値マトリクス
102 水平1次微分値OR列
103 水平2次微分値マトリクス
103a 2値化水平2次微分値マトリクス
104 水平2次微分値OR列
105 水平OR列
106 水平上位OR値
107 水平下位OR値
108 水平方向判定結果
111 垂直1次微分値マトリクス
112 垂直1次微分値OR行
113 垂直2次微分値マトリクス
114 垂直2次微分値OR行
115 垂直OR行
116 垂直上位OR値
117 垂直下位OR値
118 垂直方向判定結果
151 表示装置
155 PC(画像処理装置)
156 CPU
157 操作部
158 1次記憶部
159 2次記憶部
160 記録媒体装着部
161 通信部
162 画像出力部
180 記録媒体
181 画像処理プログラム(コンピュータプログラム)
1 Display device (image processing device)
5 PC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Control part 12 Operation part 13 Liquid crystal panel 14 Backlight 15 Light drive part 16 Image input part 17 Image expansion part 18 Panel drive part 20 Image processing part (specific area extraction means, Sobel filter storage means, edge strength calculation means, edge Strength estimation means, edge direction determination means, edge preservation type smoothing filter storage means, edge strength difference determination means, second edge strength calculation means, edge strength determination means, increase / decrease count calculation means, increase / decrease count determination means, smooth difference calculation Means, smooth difference judging means)
21 Specific area extraction unit (specific area extraction means)
22 smoothing determination unit 23 first smoothing unit 24 second smoothing unit (smoothing means)
25 Application determination unit (application determination means)
26 pixel value selection unit 100 specific area 101 horizontal primary differential value matrix 102 horizontal primary differential value OR sequence 103 horizontal secondary differential value matrix 103a binarized horizontal secondary differential value matrix 104 horizontal secondary differential value OR sequence 105 horizontal OR column 106 Horizontal upper OR value 107 Horizontal lower OR value 108 Horizontal direction determination result 111 Vertical primary differential value matrix 112 Vertical primary differential value OR row 113 Vertical secondary differential value matrix 114 Vertical secondary differential value OR row 115 Vertical OR Row 116 Vertical upper OR value 117 Vertical lower OR value 118 Vertical direction determination result 151 Display device 155 PC (image processing device)
156 CPU
157 Operation unit 158 Primary storage unit 159 Secondary storage unit 160 Recording medium mounting unit 161 Communication unit 162 Image output unit 180 Recording medium 181 Image processing program (computer program)

Claims (24)

マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、
各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、
該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、
該エッジ強度算出手段が算出した複数の強度を基に、前記複数方向とは異なる一又は複数の方向についてのエッジ成分の強度を推定するエッジ強度推定手段と、
前記エッジ強度算出手段が算出した強度及び前記エッジ強度推定手段が推定した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
A specific area extracting means for extracting a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix;
A Sobel filter storage means for storing a plurality of Sobel filters each detecting the intensity of an edge component with respect to a specific direction in different directions;
Edges for performing filtering using a plurality of Sobel filters stored in the Sobel filter storage unit on the specific region extracted by the specific region extraction unit, and calculating the strength of edge components included in the specific region in a plurality of directions Intensity calculation means;
Edge strength estimating means for estimating the strength of an edge component in one or a plurality of directions different from the plurality of directions based on the plurality of strengths calculated by the edge strength calculating means;
Edge direction determining means for determining a direction in which an edge component included in the specific region extends based on the strength calculated by the edge strength calculating means and the strength estimated by the edge strength estimating means. An image processing apparatus.
前記エッジ強度算出手段は、少なくとも4つの方向についてエッジ成分の強度を算出するようにしてあり、
前記エッジ強度推定手段は、
推定すべき方向の近傍の2方向について前記エッジ強度算出手段が算出した2つの強度を基に線形補間により補間される強度に対して、
前記エッジ強度算出手段が算出した4つの方向の強度を基に前記近傍の2方向について線形補間により補間した強度と、前記エッジ強度算出手段が算出した前記近傍の2方向についての強度との間の各誤差を前記推定すべき方向と前記近傍の2方向との差に応じて重みを付した平均値を加算した値を、
前記推定すべき方向についてのエッジ成分の強度の推定値として算出するようにしてあること
を特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The edge strength calculating means is configured to calculate the strength of the edge component in at least four directions,
The edge strength estimating means includes
For the strength interpolated by linear interpolation based on the two strengths calculated by the edge strength calculation means for two directions in the vicinity of the direction to be estimated,
Based on the intensity in the four directions calculated by the edge intensity calculation means, the intensity interpolated by linear interpolation for the two directions in the vicinity, and the intensity in the two directions in the vicinity calculated by the edge intensity calculation means A value obtained by adding an average value weighted according to the difference between the direction in which each error should be estimated and the two directions in the vicinity,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is calculated as an estimated value of the intensity of an edge component in the direction to be estimated.
前記ソーベルフィルタ記憶手段は、
前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、
角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXと
を記憶していること
0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像処理装置。
The Sobel filter storage means includes
When the angle in the horizontal direction of the input image is 0 [rad], basic Sobel filters for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4,
The basic Sobel filter corresponding to angle 0 is A, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 2 is C, and the angle corresponds to 3π / 4. When the basic Sobel filter is D and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the angle x given by the following equations (1) to (4) (where 0 <x < one or a plurality of extended Sobel filters X with respect to the direction of π) When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)
The image processing apparatus according to claim 1, wherein:
マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、
各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、
該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、
該エッジ強度算出手段が算出した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段と
を備え、
前記ソーベルフィルタ記憶手段は、
前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、
角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXと
を記憶していること
0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
を特徴とする画像処理装置。
A specific area extracting means for extracting a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix;
A Sobel filter storage means for storing a plurality of Sobel filters each detecting the intensity of an edge component with respect to a specific direction in different directions;
Edges for performing filtering using a plurality of Sobel filters stored in the Sobel filter storage unit on the specific region extracted by the specific region extraction unit, and calculating the strength of edge components included in the specific region in a plurality of directions Intensity calculation means;
Edge direction determining means for determining a direction in which an edge component included in the specific region extends based on the strength calculated by the edge strength calculating means,
The Sobel filter storage means includes
When the angle in the horizontal direction of the input image is 0 [rad], basic Sobel filters for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4,
The basic Sobel filter corresponding to angle 0 is A, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 2 is C, and the angle corresponds to 3π / 4. When the basic Sobel filter is D and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the angle x given by the following equations (1) to (4) (where 0 <x < one or a plurality of extended Sobel filters X with respect to the direction of π) When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)
An image processing apparatus.
前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶する複数のソーベルフィルタは3×3の行列であり、前記入力画像の横方向を0[rad]とした場合、角度xの方向に関するソーベルフィルタが以下の(5)〜(8)式で与えられること
Figure 0005634494
を特徴とする請求項3又は請求項4に記載の画像処理装置。
The plurality of Sobel filters stored in the Sobel filter storage means is a 3 × 3 matrix, and when the horizontal direction of the input image is 0 [rad], the Sobel filter relating to the direction of the angle x is as follows ( 5) to be given by equations (8)
Figure 0005634494
The image processing apparatus according to claim 3, wherein the image processing apparatus is an image processing apparatus.
各々が特定方向のエッジ成分を保存して画素値を平滑化するエッジ保存型の平滑化フィルタを、異なる方向について複数記憶するエッジ保存型平滑化フィルタ記憶手段と、
前記エッジ方向決定手段が決定した方向に応じて、前記エッジ保存型平滑化フィルタ記憶手段から一のエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化する平滑化手段と
を更に備えること
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の画像処理装置。
Edge-preserving smoothing filter storage means for storing a plurality of edge-preserving smoothing filters each storing edge components in a specific direction and smoothing pixel values;
Smoothing that smoothes the pixel value of the pixel of interest in the specific region by selecting one edge preserving type smoothing filter from the edge preserving type smoothing filter storage unit according to the direction determined by the edge direction determining unit The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: an image forming unit.
前記エッジ強度算出手段が算出した複数のエッジ強度の最大値及び最小値の差分が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度差分判定手段を更に備え、
前記平滑化手段は、前記差分が前記閾値を超えないと前記エッジ強度差分判定手段が判定した場合、エッジ保存型でない平滑化フィルタを用いて前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化するようにしてあること
を特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
Edge strength difference determination means for determining whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the plurality of edge strengths calculated by the edge strength calculation means exceeds a threshold;
When the edge strength difference determination unit determines that the difference does not exceed the threshold, the smoothing unit smoothes the pixel value of the target pixel in the specific region using a smoothing filter that is not an edge-preserving type. The image processing apparatus according to claim 6, wherein:
前記平滑化手段による平滑化結果を適用するか否かを判定する適用判定手段を更に備え、
前記入力画像の各画素の画素値を、前記平滑化手段にて平滑化した画素値、又は、平滑化していない元の画素値のいずれかとした出力画像を生成するようにしてあること
を特徴とする請求項6又は請求項7に記載の画像処理装置。
Further comprising application determining means for determining whether or not to apply the smoothed result by the smoothing means;
An output image in which a pixel value of each pixel of the input image is either a pixel value smoothed by the smoothing unit or an original pixel value that has not been smoothed is generated. The image processing apparatus according to claim 6 or 7.
前記特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対してラプラシアンフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を算出する第2のエッジ強度算出手段と、
該第2のエッジ強度算出手段が算出した強度が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度判定手段と
を備え、
前記適用判定手段は、
前記強度が前記閾値を超えると前記エッジ強度判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、
前記強度が前記閾値を超えないと前記エッジ強度判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定するようにしてあること
を特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
Second edge strength calculating means for performing filter processing using a Laplacian filter on the specific area extracted by the specific area extracting means, and calculating the strength of an edge component included in the specific area;
Edge strength determination means for determining whether or not the strength calculated by the second edge strength calculation means exceeds a threshold;
The application determining means includes
When the edge strength determination means determines that the intensity exceeds the threshold, it is determined to apply the smoothing result by the smoothing means,
The image processing according to claim 8, wherein when the edge strength determination unit determines that the intensity does not exceed the threshold value, it is determined that the smoothing result by the smoothing unit is not applied. apparatus.
前記特定領域抽出手段が抽出した特定領域内にて特定方向に隣接する画素間の画素値の増減回数を算出する増減回数算出手段と、
該増減回数算出手段が算出した増減回数が閾値を超えるか否かを判定する増減回数判定手段と
を備え、
前記適用判定手段は、
前記増減回数が前記閾値を超えないと前記増減回数判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、
前記増減回数が前記閾値を超えると前記増減回数判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定するようにしてあること
を特徴とする請求項8又は請求項9に記載の画像処理装置。
Increase / decrease number calculating means for calculating the increase / decrease number of pixel values between pixels adjacent in a specific direction in the specific area extracted by the specific area extracting means;
An increase / decrease number determination means for determining whether the increase / decrease number calculated by the increase / decrease number calculation means exceeds a threshold,
The application determining means includes
If the increase / decrease count determination means determines that the increase / decrease count does not exceed the threshold, it is determined to apply the smoothing result by the smoothing means;
10. The method according to claim 8 or 9, wherein when the increase / decrease count exceeds the threshold, the increase / decrease count determination means determines that the smoothing result by the smoothing means is not applied. The image processing apparatus described.
前記特定領域抽出手段が抽出した特定領域に含まれる注目画素の画素値、及び、前記平滑化手段により平滑化された画素値の差分を算出する平滑差分算出手段と、
該平滑差分算出手段が算出した差分が閾値を超えるか否かを判定する平滑差分判定手段と
を備え、
前記適用判定手段は、
前記差分が前記閾値を超えないと前記平滑差分判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、
前記差分が前記閾値を超えると前記平滑差分判定手段が判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定するようにしてあること
を特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれか1つに記載の画像処理装置。
Smoothing difference calculating means for calculating a difference between a pixel value of a target pixel included in the specific area extracted by the specific area extracting means and a pixel value smoothed by the smoothing means;
Smooth difference determination means for determining whether or not the difference calculated by the smooth difference calculation means exceeds a threshold, and
The application determining means includes
When the smoothing difference determining means determines that the difference does not exceed the threshold, it is determined to apply the smoothing result by the smoothing means;
11. The method according to claim 8, wherein when the smoothing difference determining unit determines that the difference exceeds the threshold value, the smoothing result by the smoothing unit is determined not to be applied. The image processing apparatus according to claim 1.
マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出ステップと、
各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを異なる方向について複数記憶しておき、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に対して、記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出ステップと、
該エッジ強度算出ステップにて算出した複数の強度を基に、前記複数方向とは異なる一又は複数の方向についてのエッジ成分の強度を推定するエッジ強度推定ステップと、
前記エッジ強度算出ステップにて算出した強度及び前記エッジ強度推定ステップにて推定した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定ステップと
を含むことを特徴とする画像処理方法。
A specific area extracting step for extracting a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix;
A plurality of Sobel filters for detecting the intensity of the edge component in each specific direction are stored in different directions, and the specific region extracted in the specific region extraction step is subjected to filter processing by the stored plurality of Sobel filters. Performing an edge strength calculation step for calculating the strength of edge components included in the specific region in a plurality of directions;
Based on a plurality of intensities calculated in the edge intensity calculating step, an edge intensity estimating step for estimating the intensity of an edge component in one or a plurality of directions different from the plurality of directions;
An edge direction determining step for determining a direction in which an edge component included in the specific region extends based on the strength calculated in the edge strength calculating step and the strength estimated in the edge strength estimating step. A featured image processing method.
前記エッジ強度算出ステップでは、少なくとも4つの方向についてエッジ成分の強度を算出し、
前記エッジ強度推定ステップでは、
推定すべき方向の近傍の2方向について前記エッジ強度算出手段が算出した2つの強度を基に線形補間により補間される強度に対して、
前記エッジ強度算出手段が算出した4つの方向の強度を基に前記近傍の2方向について線形補間により補間した強度と、前記エッジ強度算出手段が算出した前記近傍の2方向についての強度との間の各誤差を前記推定すべき方向と前記近傍の2方向との差に応じて重みを付した平均値を加算した値を、
前記推定すべき方向についてのエッジ成分の強度の推定値として算出すること
を特徴とする請求項12に記載の画像処理方法。
In the edge strength calculating step, the strength of the edge component is calculated in at least four directions,
In the edge strength estimation step,
For the strength interpolated by linear interpolation based on the two strengths calculated by the edge strength calculation means for two directions in the vicinity of the direction to be estimated,
Based on the intensity in the four directions calculated by the edge intensity calculation means, the intensity interpolated by linear interpolation for the two directions in the vicinity, and the intensity in the two directions in the vicinity calculated by the edge intensity calculation means A value obtained by adding an average value weighted according to the difference between the direction in which each error should be estimated and the two directions in the vicinity,
The image processing method according to claim 12, wherein the image processing method is calculated as an estimated value of the intensity of the edge component in the direction to be estimated.
前記エッジ強度算出ステップにてフィルタ処理に用いるソーベルフィルタとして、
前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、
角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXと
を記憶していること
0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
を特徴とする請求項12又は請求項13に記載の画像処理方法。
As a Sobel filter used for filter processing in the edge strength calculation step,
When the angle in the horizontal direction of the input image is 0 [rad], basic Sobel filters for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4,
The basic Sobel filter corresponding to angle 0 is A, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 2 is C, and the angle corresponds to 3π / 4. When the basic Sobel filter is D and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the angle x given by the following equations (1) to (4) (where 0 <x < one or a plurality of extended Sobel filters X with respect to the direction of π) When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)
The image processing method according to claim 12 or 13, wherein:
マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出ステップと、
各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを異なる方向について複数記憶しておき、前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に対して、記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出ステップと、
該エッジ強度算出ステップにて算出した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定ステップと
を含み、
前記エッジ強度算出ステップにてフィルタ処理に用いるソーベルフィルタとして、
前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、
角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXと
を記憶していること
0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
を特徴とする画像処理方法。
A specific area extracting step for extracting a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix;
A plurality of Sobel filters for detecting the intensity of the edge component in each specific direction are stored in different directions, and the specific region extracted in the specific region extraction step is subjected to filter processing by the stored plurality of Sobel filters. Performing an edge strength calculation step for calculating the strength of edge components included in the specific region in a plurality of directions;
An edge direction determining step for determining a direction in which an edge component included in the specific region extends based on the strength calculated in the edge strength calculating step;
As a Sobel filter used for filter processing in the edge strength calculation step,
When the angle in the horizontal direction of the input image is 0 [rad], basic Sobel filters for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4,
The basic Sobel filter corresponding to angle 0 is A, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 2 is C, and the angle corresponds to 3π / 4. When the basic Sobel filter is D and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the angle x given by the following equations (1) to (4) (where 0 <x < one or a plurality of extended Sobel filters X with respect to the direction of π) When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)
An image processing method characterized by the above.
記憶しておく複数のソーベルフィルタは3×3の行列であり、前記入力画像の横方向を0[rad]とした場合、角度xの方向に関するソーベルフィルタが以下の(5)〜(8)式で与えられること
Figure 0005634494
を特徴とする請求項14又は請求項15に記載の画像処理方法。
The plurality of Sobel filters to be stored are 3 × 3 matrices, and when the horizontal direction of the input image is 0 [rad], the Sobel filters for the direction of the angle x are the following (5) to (8 ) Given by the formula
Figure 0005634494
The image processing method according to claim 14 or 15, wherein:
各々が特定方向のエッジ成分を保存して画素値を平滑化するエッジ保存型の平滑化フィルタを異なる方向について複数記憶しておき、前記エッジ方向決定ステップにて決定した方向に応じて、記憶した複数のエッジ保存型の平滑化フィルタから一のエッジ保存型の平滑化フィルタを選択して前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化する平滑化ステップ
を更に含むことを特徴とする請求項12乃至請求項16のいずれか1つに記載の画像処理方法。
A plurality of edge-preserving smoothing filters each storing edge components in a specific direction and smoothing pixel values are stored for different directions, and stored according to the direction determined in the edge direction determination step. The method further comprises a smoothing step of selecting one edge preserving type smoothing filter from a plurality of edge preserving type smoothing filters and smoothing a pixel value of a pixel of interest in the specific region. The image processing method according to claim 16.
前記エッジ強度算出ステップにて算出した複数のエッジ強度の最大値及び最小値の差分が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度差分判定ステップを更に含み、
前記平滑化ステップでは、前記差分が前記閾値を超えないと前記エッジ強度差分判定ステップにて判定した場合、エッジ保存型でない平滑化フィルタを用いて前記特定領域の注目画素の画素値を平滑化すること
を特徴とする請求項17に記載の画像処理方法。
An edge strength difference determination step for determining whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the plurality of edge strengths calculated in the edge strength calculation step exceeds a threshold;
In the smoothing step, when the edge strength difference determining step determines that the difference does not exceed the threshold value, the pixel value of the target pixel in the specific region is smoothed using a smoothing filter that is not an edge-preserving type. The image processing method according to claim 17, wherein:
前記平滑化ステップによる平滑化結果を適用するか否かを判定する適用判定ステップを更に含み、
前記入力画像の各画素の画素値を、前記平滑化ステップにて平滑化した画素値、又は、平滑化していない元の画素値のいずれかとした出力画像を生成すること
を特徴とする請求項17又は請求項18に記載の画像処理方法。
An application determining step of determining whether or not to apply the smoothed result of the smoothing step;
The output image in which the pixel value of each pixel of the input image is either the pixel value smoothed in the smoothing step or the original pixel value that has not been smoothed is generated. The image processing method according to claim 18.
前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に対してラプラシアンフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を算出する第2のエッジ強度算出ステップと、
該第2のエッジ強度算出ステップにて算出した強度が閾値を超えるか否かを判定するエッジ強度判定ステップと
を含み、
前記適用判定ステップでは、
前記強度が前記閾値を超えると前記エッジ強度判定ステップにて判定した場合、前記平滑化ステップによる平滑化結果を適用すると判定し、
前記強度が前記閾値を超えないと前記エッジ強度判定ステップにて判定した場合、前記平滑化ステップによる平滑化結果を適用しないと判定すること
を特徴とする請求項19に記載の画像処理方法。
A second edge intensity calculating step of performing filter processing by a Laplacian filter on the specific area extracted in the specific area extracting step, and calculating the intensity of an edge component included in the specific area;
An edge strength determination step for determining whether or not the strength calculated in the second edge strength calculation step exceeds a threshold value,
In the application determining step,
If it is determined in the edge strength determination step that the intensity exceeds the threshold, it is determined to apply the smoothing result from the smoothing step,
20. The image processing method according to claim 19, wherein, when it is determined in the edge strength determination step that the intensity does not exceed the threshold value, it is determined that the smoothing result of the smoothing step is not applied.
前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域内にて特定方向に隣接する画素間の画素値の増減回数を算出する増減回数算出ステップと、
該増減回数算出ステップにて算出した増減回数が閾値を超えるか否かを判定する増減回数判定ステップと
を含み、
前記適用判定ステップでは、
前記増減回数が前記閾値を超えないと前記増減回数判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、
前記増減回数が前記閾値を超えると前記増減回数判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定すること
を特徴とする請求項19又は請求項20に記載の画像処理方法。
An increase / decrease number calculation step for calculating the increase / decrease number of pixel values between pixels adjacent in a specific direction within the specific region extracted in the specific region extraction step;
An increase / decrease count determination step for determining whether or not the increase / decrease count calculated in the increase / decrease count calculation step exceeds a threshold,
In the application determining step,
If it is determined in the increase / decrease count determination step that the increase / decrease count does not exceed the threshold, it is determined that the smoothing result by the smoothing means is applied,
21. The image according to claim 19 or 20, wherein when the increase / decrease count exceeds the threshold value, it is determined that the smoothing result by the smoothing unit is not applied when it is determined in the increase / decrease count determination step. Processing method.
前記特定領域抽出ステップにて抽出した特定領域に含まれる注目画素の画素値、及び、前記平滑化ステップにより平滑化された画素値の差分を算出する平滑差分算出ステップと、
該平滑差分算出ステップにて算出した差分が閾値を超えるか否かを判定する平滑差分判定ステップと
を含み、
前記適用判定ステップでは、
前記差分が前記閾値を超えないと前記平滑差分判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用すると判定し、
前記差分が前記閾値を超えると前記平滑差分判定ステップにて判定した場合、前記平滑化手段による平滑化結果を適用しないと判定すること
を特徴とする請求項19乃至請求項21のいずれか1つに記載の画像処理方法。
A smoothing difference calculating step of calculating a difference between a pixel value of a target pixel included in the specific region extracted in the specific region extracting step and a pixel value smoothed by the smoothing step;
A smoothing difference determining step for determining whether or not the difference calculated in the smoothing difference calculating step exceeds a threshold value,
In the application determining step,
If it is determined in the smoothing difference determination step that the difference does not exceed the threshold, it is determined that the smoothing result by the smoothing means is applied,
22. The method according to claim 19, wherein, when the difference exceeds the threshold value, it is determined that the smoothing result by the smoothing unit is not applied when the smoothing difference determination step determines that the difference exceeds the threshold value. An image processing method described in 1.
コンピュータを、
マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、
各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、
該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、
該エッジ強度算出手段が算出した複数の強度を基に、前記複数方向とは異なる一又は複数の方向についてのエッジ成分の強度を推定するエッジ強度推定手段と、
前記エッジ強度算出手段が算出した強度及び前記エッジ強度推定手段が推定した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段
として動作させることを特徴とするコンピュータプログラム。
Computer
A specific area extracting means for extracting a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix;
A Sobel filter storage means for storing a plurality of Sobel filters each detecting the intensity of an edge component with respect to a specific direction in different directions;
Edges for performing filtering using a plurality of Sobel filters stored in the Sobel filter storage unit on the specific region extracted by the specific region extraction unit, and calculating the strength of edge components included in the specific region in a plurality of directions Intensity calculation means;
Edge strength estimating means for estimating the strength of an edge component in one or a plurality of directions different from the plurality of directions based on the plurality of strengths calculated by the edge strength calculating means;
Based on the strength calculated by the edge strength calculation means and the strength estimated by the edge strength estimation means, the device is operated as an edge direction determination means for determining a direction in which an edge component included in the specific region extends. Computer program.
コンピュータを、
マトリクス状に配された複数の画素で構成される入力画像から注目画素を含む特定領域を抽出する特定領域抽出手段と、
各々が特定方向に関するエッジ成分の強度を検出するソーベルフィルタを、異なる方向について複数記憶するソーベルフィルタ記憶手段と、
該特定領域抽出手段が抽出した特定領域に対して前記ソーベルフィルタ記憶手段が記憶した複数のソーベルフィルタによるフィルタ処理を行い、前記特定領域に含まれるエッジ成分の強度を複数方向について算出するエッジ強度算出手段と、
該エッジ強度算出手段が算出した強度を基に、前記特定領域に含まれるエッジ成分が延在する方向を決定するエッジ方向決定手段と
として動作させ、
前記ソーベルフィルタ記憶手段は、
前記入力画像の横方向の角度を0[rad]とした場合、角度0、π/4、π/2及び3π/4に対応する4つの方向に関する基本ソーベルフィルタと、
角度0に対応する基本ソーベルフィルタをAとし、角度π/4に対応する基本ソーベルフィルタをBとし、角度π/2に対応する基本ソーベルフィルタをCとし、角度3π/4に対応する基本ソーベルフィルタをDとし、角度πに対応するソーベルフィルタをE(=−A)とした場合に、以下の(1)〜(4)式で与えられる角度x(ただし、0<x<πである)の方向に関する一又は複数の拡張ソーベルフィルタXと
を記憶していること
0<x<π/4の場合: X=αA+(1−α)B …(1)
π/4<x<π/2の場合: X=αB+(1−α)C …(2)
π/2<x<3π/4の場合: X=αC+(1−α)D …(3)
3π/4<x<πの場合: X=αD+(1−α)E …(4)
(ただし、αは角度xに応じて定まる係数であり、0<α<1である。)
を特徴とするコンピュータプログラム。
Computer
A specific area extracting means for extracting a specific area including a target pixel from an input image composed of a plurality of pixels arranged in a matrix;
A Sobel filter storage means for storing a plurality of Sobel filters each detecting the intensity of an edge component with respect to a specific direction in different directions;
Edges for performing filtering using a plurality of Sobel filters stored in the Sobel filter storage unit on the specific region extracted by the specific region extraction unit, and calculating the strength of edge components included in the specific region in a plurality of directions Intensity calculation means;
Based on the strength calculated by the edge strength calculation means, it operates as an edge direction determination means for determining the direction in which the edge component included in the specific region extends,
The Sobel filter storage means includes
When the angle in the horizontal direction of the input image is 0 [rad], basic Sobel filters for four directions corresponding to angles 0, π / 4, π / 2, and 3π / 4,
The basic Sobel filter corresponding to angle 0 is A, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 4 is B, the basic Sobel filter corresponding to angle π / 2 is C, and the angle corresponds to 3π / 4. When the basic Sobel filter is D and the Sobel filter corresponding to the angle π is E (= −A), the angle x given by the following equations (1) to (4) (where 0 <x < one or a plurality of extended Sobel filters X with respect to the direction of π) When 0 <x <π / 4: X = αA + (1−α) B (1)
When π / 4 <x <π / 2: X = αB + (1-α) C (2)
When π / 2 <x <3π / 4: X = αC + (1-α) D (3)
In the case of 3π / 4 <x <π: X = αD + (1−α) E (4)
(However, α is a coefficient determined according to the angle x, and 0 <α <1.)
A computer program characterized by the above.
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