JP5757565B2 - Noise level estimation device, noise level estimation method and program - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル画像処理技術に関し、特に、デジタル画像から当該デジタル画像のノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定装置、ノイズレベル推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a digital image processing technique, and more particularly to a noise level estimation device, a noise level estimation method, and a program for estimating a noise level of a digital image from a digital image.
近年、画像取得装置の一つとして、デジタルカメラは急速に普及している。高品位な画質を得るために、デジタルカメラで撮影されたデジタル画像に対し、様々なデジタル画像処理が施される。数多くのデジタル画像処理(以下、単に、「画像処理」と言う。)の中で、ノイズ低減処理が画質に大きな影響を与えるため、大変重要な画像処理の一つであることが広く知られている。 In recent years, digital cameras are rapidly spreading as one of image acquisition apparatuses. In order to obtain high quality image quality, various digital image processing is performed on digital images taken with a digital camera. Among many digital image processing (hereinafter simply referred to as “image processing”), it is widely known that noise reduction processing is one of very important image processing because it greatly affects the image quality. Yes.
ところで、多くのノイズ低減処理では、例えば、非特許文献1にも非特許文献2にも開示されたように、ノイズレベルが既知であることをノイズ低減処理の前提としているため、実際に、ノイズ低減処理を行う際に、入力としてのデジタル画像(以下、単に、「画像」とも言う。)の他に、その画像のノイズレベルを設定する必要がある。
By the way, in many noise reduction processes, for example, as disclosed in
一般に、ノイズ低減処理では、ノイズ低減の効果を強くすると、ノイズ低減は行われるものの、同時に画像のエッジも劣化してしまうという問題点も存在する。よって、ノイズレベルに応じて、ノイズ低減の効果を調整する必要がある。このため、多くのノイズ低減処理では、ノイズレベルを推定する必要がある。このため、デジタル画像からノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定技術が強く望まれている。 In general, in noise reduction processing, if the effect of noise reduction is increased, noise reduction is performed, but there is also a problem that the edge of the image is deteriorated at the same time. Therefore, it is necessary to adjust the noise reduction effect according to the noise level. For this reason, in many noise reduction processes, it is necessary to estimate the noise level. For this reason, a noise level estimation technique for estimating a noise level from a digital image is strongly desired.
既存のノイズレベル推定技術として、例えば、特許文献2に、ビデオシーケンスに対してフレーム間の相関を利用した、ビデオシーケンスのノイズレベルの推定方法が開示されている。
As an existing noise level estimation technique, for example,
また、特許文献1では、カラーのデジタル画像(以下、単に、「カラー画像」とも言う。)に対して、色差画像を生成し、帯域毎に分割し、更にエッジ部分を取り除いた結果に対して、標準偏差を算出することにより、当該カラー画像のノイズレベルを推定する、画像処理方法が開示されている。
Also, in
更に、非特許文献3では、デジタル画像に対して、離散コサイン変換(DCT変換)の基底と同じフィルタをかけ、その統計的性質からノイズレベルを推定する方法が提案されている。 Further, Non-Patent Document 3 proposes a method of applying a filter to a digital image that is the same as a base of discrete cosine transform (DCT transform) and estimating a noise level from its statistical properties.
しかしながら、特許文献1に開示された画像処理方法は、複数のカラーチャネルを持つカラー画像(以下、単に「複数チャネル画像」とも言う。)を処理対象としており、グレースケール画像のような単一のカラーチャネルを持つ画像(以下、単に「単一チャネル画像」とも言う。)を処理対象としていないため、特許文献1に開示された画像処理方法を、単一チャネル画像に適用することができない。
However, the image processing method disclosed in
換言すれば、特許文献1に開示された画像処理方法で、グレースケール画像のような単一チャネル画像のノイズレベルを推定することができない。
In other words, the image processing method disclosed in
本発明は、上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、複数チャネル画像・単一チャネル画像を問わず、ノイズを含んでいる一枚の画像から、当該画像のノイズレベルを簡単かつ正確に推定できるようにした、ノイズレベル推定装置、ノイズレベル推定方法及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances described above, and an object of the present invention is to obtain a noise level of an image from a single image including noise regardless of whether it is a multi-channel image or a single-channel image. It is an object to provide a noise level estimation device, a noise level estimation method, and a program capable of estimating the noise level easily and accurately.
本発明は、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置に関し、本発明の上記目的は、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記ノイズレベル推定部は、前記画像パッチ集合に基づき、前記画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることにより、或いは、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記ノイズレベル推定部は、前記画像パッチ集合に基づき、平均補正済み画像パッチ集合を生成する、画像パッチ平均補正部と、前記画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることによって効果的に達成される。 The present invention relates to a noise level estimation device that estimates the noise level of an image from a single image including noise, and the object of the present invention is to generate an image patch set from the image; A noise level estimation unit for estimating the noise level based on the image patch set generated by the image patch set generation unit, the noise level estimation unit based on the image patch set to the image patch set A variance-covariance matrix calculation unit that calculates a corresponding covariance matrix, a minimum eigenvalue calculation unit that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculation unit, and the minimum eigenvalue calculation A noise level calculation unit that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the unit, or from the image. An image patch set generation unit for generating a noise set, and a noise level estimation unit for estimating the noise level based on the image patch set generated by the image patch set generation unit, the noise level estimation unit An image patch average correction unit that generates an average corrected image patch set based on the image patch set; and a minimum singular value of the average corrected image patch set generated by the image patch average correction unit. This is effectively achieved by including a singular value calculation unit and a noise level calculation unit that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculation unit.
また、本発明の上記目的は、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から高周波成分画像を抽出する高周波成分抽出部と、前記高周波成分抽出部で抽出された高周波成分画像から高周波成分画像パッチ集合を生成する高周波成分画像パッチ集合生成部と、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定するノイズレベル推定部とを備え、前記ノイズレベル推定部は、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、高周波成分画像パッチ集合を抽出する高周波成分画像パッチ抽出部と、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定するノイズレベル推定部とを備え、前記ノイズレベル推定部は、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から高周波成分画像を抽出する、高周波成分抽出部と、前記高周波成分抽出部で抽出された高周波成分画像から、高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ集合生成部と、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、前記ノイズレベル推定部は、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ平均補正部と、前記高周波成分画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、高周波成分画像パッチ集合を抽出する、高周波成分画像パッチ抽出部と、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記ノイズレベル推定部は、前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ平均補正部と、前記高周波成分画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることによって効果的に達成される。
Further, the object of the present invention is a noise level estimation device for estimating the noise level of an image including noise from a single image, the high frequency component extraction unit extracting a high frequency component image from the image, and the high frequency A high frequency component image patch set generation unit that generates a high frequency component image patch set from the high frequency component image extracted by the component extraction unit; and a noise level estimation unit that estimates the noise level based on the high frequency component image patch set. The noise level estimating unit calculates a variance-covariance matrix corresponding to the high-frequency component image patch set based on the high-frequency component image patch set, and a variance-covariance matrix calculation unit, A minimum eigenvalue calculation unit that calculates a minimum eigenvalue of the calculated variance-covariance matrix, and a minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculation unit Based on, for calculating the noise level, by Rukoto a noise level calculation section, or a noise level estimation device for estimating a noise level of the image from a single image containing noise, from the image An image patch set generation unit that generates an image patch set, a high frequency component image patch extraction unit that extracts a high frequency component image patch set from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and the high frequency component image patch set A noise level estimator for estimating the noise level , and the noise level estimator calculates a variance covariance matrix corresponding to the high-frequency component image patch set based on the high-frequency component image patch set. The variance-covariance matrix calculator and the minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculator are calculated. To, the minimum eigenvalue calculation unit, based on the minimum eigenvalue calculated in the minimum eigenvalue calculation unit, for calculating the noise level, by Rukoto a noise level calculation section, or from a single image containing noise A noise level estimation device for estimating a noise level of the image, the high frequency component extraction unit extracting a high frequency component image from the image, and a high frequency component image patch from the high frequency component image extracted by the high frequency component extraction unit A high-frequency component image patch set generation unit that generates a set; a noise level estimation unit that estimates the noise level based on the high-frequency component image patch set;
The noise level estimation unit is generated by the high frequency component image patch average correction unit and the high frequency component image patch average correction unit that generate an average corrected high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set. A minimum singular value calculating unit that calculates a minimum singular value of the average corrected high-frequency component image patch set, and a noise level that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculating unit. by providing a calculator, or a noise level estimation device for estimating a noise level of one of the image from an image including noise, and generates an image patch set from the image, and the image patch set generation unit A high frequency component image patch for extracting a high frequency component image patch set from the image patch set generated by the image patch set generation unit; And Ji extractor, based on the high-frequency component image patch set, to estimate the noise level, a noise level estimation unit, the noise level estimation unit, based on the high-frequency component image patch set, the average corrected high-frequency component A high-frequency component image patch average correction unit that generates an image patch set; and a minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected high-frequency component image patch set generated by the high-frequency component image patch average correction unit; This is achieved effectively by including a noise level calculation unit that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculation unit.
また、本発明の上記目的は、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択部とを備え、前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、微分行列生成部と、最大固有値算出部とを備え、前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、前記微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、前記最大固有値算出部が、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標として出力することにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出部で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出部で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択部とを備え、前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、微分行列生成部と、最大固有値算出部とを備え、前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、前記微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、前記最大固有値算出部が、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標として出力することにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択部とを備え、前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、xy微分行列生成部と、最大特異値算出部とを備え、前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、前記xy微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、前記最大特異値算出部が、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力することにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出部で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出部で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択部とを備え、前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、xy微分行列生成部と、最大特異値算出部とを備え、前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、前記xy微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、前記最大特異値算出部が、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力することにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択部とを備え、前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、前記指標算出部が、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、次の数式に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標として出力し、
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表すことにより、或いは、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部とを備え、前記画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出部で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出部で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択部とを備え、前記指標算出部が、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、次の数式に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標として出力し、
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表すことによって効果的に達成される。
Further, the object of the present invention is a noise level estimation device for estimating the noise level of an image from a single image including noise, an image patch set generation unit for generating an image patch set from the image, An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit and uses the selected plurality of image patches as a selected image patch set, and is obtained by the image patch selection unit. A noise level estimator for estimating the noise level based on the selected selected image patch set, wherein the image patch selector is configured to calculate a predetermined index for all image patches belonging to the image patch set. Based on the index calculation unit for calculating the index of the image patch and the index calculation unit for all image patches belonging to the image patch set. An image patch selection unit based on an index threshold, which selects an image patch by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index and a predetermined threshold, and sets the selected image patch as a selected image patch set; In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is less than or equal to the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is An image patch corresponding to the index is not selected when the threshold is larger than the predetermined threshold, and the index calculation unit includes an x differentiation calculation unit, a y differentiation calculation unit, a differentiation matrix generation unit, and a maximum eigenvalue. A calculation unit, and the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, for each image patch, the x differentiation calculation unit The y derivative calculating unit calculates the y derivative of the image patch for each image patch, and the derivative matrix generating unit is configured to calculate the x derivative of the image patch calculated by the x derivative calculating unit, and the y Using the y derivative of the image patch calculated by the derivative calculating unit, a differential matrix of the image patch is generated for each image patch, and the maximum eigenvalue calculating unit calculates the maximum eigenvalue of the differential matrix of the image patch for each image patch. Then, by outputting the calculated maximum eigenvalue as an index of the image patch, or a noise level estimation device for estimating the noise level of the image from a single image including noise, the image patch set is obtained from the image. A plurality of image patches are selected from the image patch set generation unit to be generated and the image patch set generated by the image patch set generation unit, and the selected plurality of image patches are selected. An image patch selection unit, and a noise level estimation unit that estimates the noise level based on the selected image patch set obtained by the image patch selection unit. Calculating an index of an image patch for all image patches belonging to the image patch set based on a predetermined index calculation method, and calculating the index calculation unit from the image patch set The image patches corresponding to a predetermined number of indexes are selected and selected in ascending order from the smallest index among the calculated indices, or in descending order from the largest index among the indices calculated by the index calculation unit. And an image patch selection unit based on a higher index, wherein the index calculation unit includes an x differentiation calculation unit, a y differentiation calculation unit, a differentiation matrix generation unit, and a maximum A value calculation unit, wherein the index calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch for all image patches belonging to the image patch set, and The y differentiation calculation unit calculates the y differentiation of the image patch for each image patch, and the differentiation matrix generation unit calculates the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation calculation unit. The image patch differential matrix is generated for each image patch using the y derivative of the image patch, and the maximum eigenvalue calculation unit calculates the maximum eigenvalue of the image patch differential matrix for each image patch, A noise level estimation device for estimating a noise level of an image by outputting an eigenvalue as an index of an image patch, or from a single image including noise, wherein the image patch is obtained from the image. An image patch set generation unit that generates a combination, and a plurality of image patches selected from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and the selected plurality of image patches as a selected image patch set A patch selection unit, and a noise level estimation unit that estimates the noise level based on the selected image patch set obtained by the image patch selection unit, wherein the image patch selection unit includes all of the image patch sets An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for the image patch, and an index calculation unit that calculates all image patches belonging to the image patch set. Based on the index and a predetermined threshold, image patch selection processing based on the index threshold is performed to select an image patch, and the selected image patch is selected as a selected image patch collection. An image patch selection unit based on an index threshold, and in the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and the index is less than or equal to the predetermined threshold The image patch corresponding to the index is selected, and when the index is larger than the predetermined threshold, the image patch corresponding to the index is not selected, and the index calculation unit includes an x differentiation calculation unit and , A y differential calculation unit, an xy differential matrix generation unit, and a maximum singular value calculation unit, and in the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x differential calculation unit is: The x derivative of the image patch is calculated for each image patch, the y derivative calculating unit calculates the y derivative of the image patch for each image patch, and the xy differentiation matrix generating unit is calculated by the x derivative calculating unit. The Using the x differentiation of the image patch and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, an xy differentiation matrix of the image patch is generated for each image patch, and the maximum singular value calculation unit includes the image patch The maximum singular value of the xy differentiation matrix is calculated for each image patch, and the calculated maximum singular value is output as an index of the image patch, or the noise level of the image is estimated from one image including noise. A noise level estimation device that selects an image patch set from an image patch set generation unit that generates an image patch set from the image and an image patch set generated by the image patch set generation unit. Based on the selected image patch set obtained by the image patch selection unit and the image patch selection unit, a plurality of image patches as a selected image patch set, the noise level is set. A noise level estimation unit, wherein the image patch selection unit calculates an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set. And from the set of image patches, in ascending order from the smallest index calculated by the index calculation unit, or from the largest index calculated by the index calculation unit An image patch selection unit based on a higher index that selects image patches corresponding to a predetermined number of indexes in descending order and uses the selected image patches as a set of selected image patches, and the index calculation unit includes an x differentiation calculation unit A y differential calculation unit, an xy differential matrix generation unit, and a maximum singular value calculation unit. In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x differential calculation unit includes: ,image The x derivative of the patch is calculated for each image patch, the y derivative calculating unit calculates the y derivative of the image patch for each image patch, and the xy differentiation matrix generating unit is calculated by the x derivative calculating unit. Using the x differentiation of the image patch and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, an xy differentiation matrix of the image patch is generated for each image patch, and the maximum singular value calculation unit includes the image patch. The maximum singular value of the xy differentiation matrix is calculated for each image patch, and the calculated maximum singular value is output as an index of the image patch, or the noise level of the image is estimated from one image including noise. A noise level estimation device that generates an image patch set from the image, and a plurality of images from the image patch set generation unit and the image patch set generated by the image patch set generation unit A noise is estimated based on an image patch selection unit and a selected image patch set obtained by the image patch selection unit. A level estimation unit, and the image patch selection unit calculates an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set, and An image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold value based on the index calculated by the index calculation unit and a predetermined threshold value for all image patches belonging to the image patch set. An image patch selection unit based on an index threshold that uses an image patch as a selected image patch set, and in the image patch selection process based on the index threshold, the index The predetermined threshold is compared, and if the index is less than or equal to the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and if the index is greater than the predetermined threshold, the image corresponding to the index A patch is not selected, and the index calculation unit calculates the variance of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and calculates the calculated image patch Is output as an index of the image patch,
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
A noise level estimation device for estimating a noise level of an image by representing a pixel value of a k-th pixel of the image or from a single image including noise, and generating an image patch set from the image A patch set generation unit, an image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set; and A noise level estimation unit for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained by the image patch selection unit, the image patch selection unit for all image patches belonging to the image patch set An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method, and is calculated by the index calculation unit from the set of image patches Image patches corresponding to a predetermined number of indices are selected in ascending order from the smallest index among the indices, or in descending order from the largest index among the indices calculated by the index calculation unit, and the selected image An image patch selection unit based on a higher index that uses a patch as a selected image patch set, and the index calculation unit distributes image patches based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set: Is calculated for each image patch, and the calculated variance of the image patch is output as an index of the image patch.
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
Is effectively achieved by representing the pixel value of the k th pixel of the.
また、本発明の上記目的は、前記ノイズレベル推定部は、前記選択画像パッチ集合に基づき、前記選択画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることにより、或いは、前記ノイズレベル推定部は、前記選択画像パッチ集合に基づき、平均補正済み選択画像パッチ集合を生成する、選択画像パッチ平均補正部と、前記選択画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み選択画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることによって効果的に達成される。
Further, the object of the present invention is to provide a variance covariance matrix calculation unit, wherein the noise level estimation unit calculates a variance covariance matrix corresponding to the selected image patch set based on the selected image patch set; A minimum eigenvalue calculation unit that calculates a minimum eigenvalue of a covariance matrix calculated by a covariance matrix calculation unit, and a noise level calculation that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculation unit Or the noise level estimation unit generates an average corrected selected image patch set based on the selected image patch set, and the selected image patch average correction unit. The minimum singular value calculation unit that calculates the minimum singular value of the average corrected selected image patch set generated in
また、本発明の上記目的は、ノイズを含む一枚の画像から、ノイズレベル推定を繰り返すことにより、当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、画像パッチ集合生成部と、指標算出部と、指標閾値に基づく画像パッチ選択部と、ノイズレベル推定部と、閾値変換部と、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部とを備え、前記画像パッチ集合生成部は、前記画像から画像パッチ集合を生成し、前記指標算出部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出し、前記指標閾値に基づく画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標、及び、前記閾値変換部からの閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とし、前記ノイズレベル推定部は、前記画像パッチ集合又は前記選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定し、推定したノイズレベルを前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部に出力し、前記閾値変換部は、前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部からの前記ノイズレベルを前記閾値に変換し、変換した閾値を前記指標閾値に基づく画像パッチ選択部に出力し、前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部は、所定の判定条件に基づき、ノイズレベル推定繰り返し終了を判定し、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定しない場合に、前記ノイズレベル推定部からの前記ノイズレベルを前記閾値変換部に出力し、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定した場合に、前記ノイズレベル推定部からの前記ノイズレベルを、前記ノイズレベル推定装置が推定したノイズレベルとすることによって効果的に達成される。 Another object of the present invention is a noise level estimation device that estimates the noise level of an image by repeating noise level estimation from a single image including noise, the image patch set generation unit, an index A calculation unit; an image patch selection unit based on an index threshold; a noise level estimation unit; a threshold conversion unit; and a noise level estimation repetition end determination unit, wherein the image patch set generation unit generates an image patch set from the image The index calculation unit calculates an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set, and the image patch selection unit based on the index threshold value , For all image patches belonging to the set of image patches, the index threshold based on the index calculated by the index calculation unit and the threshold value from the threshold value conversion unit An image patch is selected based on the image patch, the selected image patch is set as a selected image patch set, and the noise level estimation unit is configured to select the noise patch based on the image patch set or the selected image patch set. Estimating the level, and outputting the estimated noise level to the noise level estimation repetition end determination unit, the threshold conversion unit converts the noise level from the noise level estimation repetition end determination unit to the threshold and converts When the threshold value is output to the image patch selection unit based on the index threshold value, and the noise level estimation repetition end determination unit determines the noise level estimation repetition end based on a predetermined determination condition, and does not determine the noise level estimation repetition end And outputting the noise level from the noise level estimation unit to the threshold value conversion unit, When it is determined that Izureberu estimation repeat end, the said noise level from the noise level estimation unit, the noise level estimation device effectively achieved by a noise level estimated.
また、本発明の上記目的は、ノイズを含む一枚の画像から当該画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定装置であって、高周波成分抽出部と、高周波成分画像パッチ集合生成部と、低周波成分抽出部と、低周波成分画像パッチ集合生成部と、低周波成分画像パッチ選択部と、対応高周波成分画像パッチ抽出部と、ノイズレベル推定部とを備え、前記高周波成分抽出部が、前記画像に対し、高周波成分抽出処理を行うことにより、前記画像の高周波成分画像を抽出し、前記高周波成分画像パッチ集合生成部が、前記高周波成分画像に対して、高周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、高周波成分画像パッチ集合を生成し、前記低周波成分抽出部が、前記画像に対し、低周波成分抽出処理を行うことにより、前記画像の低周波成分画像を抽出し、前記低周波成分画像パッチ集合生成部が、前記低周波成分画像に対して、低周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、低周波成分画像パッチ集合を生成し、前記低周波成分画像パッチ選択部が、前記低周波成分画像パッチ集合の中から、所定の画像パッチ選択方法に基づき、複数の低周波成分画像パッチを選択し、選択した複数の低周波成分画像パッチを選択低周波成分画像パッチ集合とし、前記対応高周波成分画像パッチ抽出部が、前記選択低周波成分画像パッチ集合に属する全ての低周波成分画像パッチに対し、対応高周波成分画像パッチ抽出処理を行うことにより、これら全ての低周波成分画像パッチに対応する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出し、抽出したこれらの対応高周波成分画像パッチを対応高周波成分画像パッチ集合とし、前記ノイズレベル推定部が、前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定し、前記対応高周波成分画像パッチ抽出処理は、低周波成分画像パッチと同じ画素位置を有する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出する処理であることにより、或いは、前記ノイズレベル推定部は、前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記対応高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることにより、或いは、前記ノイズレベル推定部は、前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み対応高周波成分画像パッチ集合を生成する、対応高周波成分画像パッチ平均補正部と、前記対応高周波成分画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み対応高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部とを備えることによって効果的に達成される。 Another object of the present invention is to provide a noise level estimation device for estimating the noise level of a single image including noise, including a high frequency component extraction unit, a high frequency component image patch set generation unit, a low frequency A component extraction unit, a low frequency component image patch set generation unit, a low frequency component image patch selection unit, a corresponding high frequency component image patch extraction unit, and a noise level estimation unit, wherein the high frequency component extraction unit includes the image On the other hand, a high frequency component extraction process is performed to extract a high frequency component image of the image, and the high frequency component image patch set generation unit performs a high frequency component image patch set generation process on the high frequency component image. To generate a high-frequency component image patch set, and the low-frequency component extraction unit performs low-frequency component extraction processing on the image, thereby reducing the low-frequency component of the image. A low-frequency component image patch set generation unit performs a low-frequency component image patch set generation process on the low-frequency component image to generate a low-frequency component image patch set, The low-frequency component image patch selection unit selects a plurality of low-frequency component image patches from the set of low-frequency component image patches based on a predetermined image patch selection method, and selects the selected plurality of low-frequency component image patches. By selecting the corresponding low-frequency component image patch set, and the corresponding high-frequency component image patch extracting unit performs corresponding high-frequency component image patch extraction processing on all the low-frequency component image patches belonging to the selected low-frequency component image patch set. High frequency component image patches corresponding to all these low frequency component image patches are extracted as corresponding high frequency component image patches, and these extracted correspondences The frequency component image patch is set as a corresponding high frequency component image patch set, and the noise level estimation unit estimates the noise level based on the corresponding high frequency component image patch set. By processing to extract a high-frequency component image patch having the same pixel position as the image patch as a corresponding high-frequency component image patch, or the noise level estimator based on the corresponding high-frequency component image patch set, the corresponding high-frequency component image patch A variance-covariance matrix calculator that calculates a variance-covariance matrix corresponding to the component image patch set, and a minimum eigenvalue calculator that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculator The noise level is calculated based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculation unit. Or a noise level estimation unit that generates an average corrected corresponding high-frequency component image patch set based on the corresponding high-frequency component image patch set; and a corresponding high-frequency component image patch average correction unit; A minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected corresponding high frequency component image patch set generated by the corresponding high frequency component image patch average correction unit, and a minimum singular value calculated by the minimum singular value calculation unit. This is achieved effectively by including a noise level calculation unit that calculates the noise level based on the value.
本発明に係るノイズレベル推定装置によれば、ノイズを含んでいる一枚の画像から、当該画像のノイズレベルを簡単かつ正確に推定できる。 According to the noise level estimation apparatus according to the present invention, it is possible to easily and accurately estimate the noise level of an image from a single image containing noise.
本発明の発明者らは、異なるレベルのノイズを付加した100枚のデジタル画像に対し、非特許文献3に記載された従来のノイズ推定方法を用いてノイズレベルを推定したノイズレベル推定結果と、本発明を用いてノイズレベルを推定したノイズレベル推定結果を比較することにより、本発明の効果を検証した。 The inventors of the present invention, with respect to 100 digital images added with different levels of noise, noise level estimation results obtained by estimating the noise level using the conventional noise estimation method described in Non-Patent Document 3, The effect of the present invention was verified by comparing the noise level estimation results obtained by estimating the noise level using the present invention.
表1は、100枚のデジタル画像に対して、従来のノイズ推定方法による推定されたノイズレベルの平均値と、本発明による推定されたノイズレベルの平均値を示している。 Table 1 shows the average value of the noise level estimated by the conventional noise estimation method and the average value of the noise level estimated by the present invention for 100 digital images.
表1から分かるように、特に、ノイズレベルが大きい範囲、具体的には、ノイズレベルが15以上の場合に、本発明が非特許文献3に記載された従来のノイズ推定方法よりも正確にノイズレベルを推定できていることが確認できた。 As can be seen from Table 1, the present invention is more accurate than the conventional noise estimation method described in Non-Patent Document 3, particularly when the noise level is large, specifically, when the noise level is 15 or more. It was confirmed that the level could be estimated.
本発明は、複数チャネル画像・単一チャネル画像を問わず、ノイズを含んでいる一枚のデジタル画像から、当該画像のノイズレベルを簡単かつ正確に推定できるようにした、ノイズレベル推定装置、ノイズレベル推定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a noise level estimation device, a noise level, and a noise level estimation device, which can easily and accurately estimate the noise level of a single digital image including noise regardless of whether it is a multi-channel image or a single-channel image. The present invention relates to a level estimation method and a program.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るノイズレベル推定装置の第1実施形態(以下、単に「ノイズレベル推定装置1」とも言う。)を示すブロック構成図である。以下、図1を用いて、ノイズレベル推定装置1を詳細に説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a noise level estimation apparatus according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “noise
図1に示すように、ノイズレベル推定装置1は、ノイズを含む一枚のデジタル静止画像(以下、単に、「入力画像」又は「画像」とも言う。)から、その画像のノイズレベルを推定するための装置であり、入力画像から画像パッチ集合を生成する画像パッチ集合生成部10と、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定部40とから構成される。
As shown in FIG. 1, the noise
前述したように、デジタル静止画像であれば、複数チャネル画像・単一チャネル画像を問わず、本発明に係るノイズレベル推定技術を適用し、その画像のノイズレベルを簡単かつ正確に推定することができる。 As described above, if the image is a digital still image, the noise level estimation technique according to the present invention can be applied to easily and accurately estimate the noise level of the image regardless of whether the image is a multi-channel image or a single channel image. it can.
また、デジタル静止画像に限らず、動画像のフレームに、本発明に係るノイズレベル推定技術を適用し、そのフレームのノイズレベルを簡単かつ正確に推定することが可能であり、本発明を動画像のノイズレベル推定にも適用することができると言える。 In addition, the noise level estimation technique according to the present invention can be applied to a frame of a moving image, not limited to a digital still image, and the noise level of the frame can be estimated easily and accurately. It can be said that it can also be applied to noise level estimation.
以下、説明上の便宜から、本発明のノイズレベル推定装置に入力されるデジタル画像は、例えば、グレースケール画像のような単一チャネル画像(即ち、単一のカラーチャネルを持つ画像)であることを前提とする。 Hereinafter, for convenience of explanation, the digital image input to the noise level estimation apparatus of the present invention is, for example, a single channel image such as a gray scale image (that is, an image having a single color channel). Assuming
また、本発明に係るノイズレベル推定技術を複数チャネル画像(複数のカラーチャネルを持つカラー画像)に適用する場合に、各カラーチャネルに対して、後述のような、単一チャネル画像を入力画像とする本発明に係るノイズレベル推定装置で行われる処理を繰り返せばよい。 Further, when the noise level estimation technique according to the present invention is applied to a multi-channel image (a color image having a plurality of color channels), for each color channel, a single channel image as described below is used as the input image. What is necessary is just to repeat the process performed with the noise level estimation apparatus which concerns on this invention.
図1に示すように、ノイズレベル推定装置1では、まず、画像パッチ集合生成部10が、入力画像から、当該入力画像の画像パッチ集合を生成する。
As shown in FIG. 1, in the noise
具体的に、画像パッチ集合生成部10は、入力画像から画像パッチ集合を得るために、入力画像に対して、画像パッチ集合生成処理を行うことにより、画像パッチ集合を生成する。画像パッチ集合生成処理は、図2に示すように、入力画像に対して、画素位置をずらしながら、複数の画像パッチを生成する処理である。
Specifically, the image patch set
本発明では、画像パッチ集合生成処理において、画素位置のずらし量を任意に設定することができるが、ずらし量の一具体例として、1画素であり、つまり、画素位置を1画素ずらしながら、複数の画像パッチを生成する。 In the present invention, in the image patch set generation processing, the shift amount of the pixel position can be arbitrarily set. As a specific example of the shift amount, there is one pixel, that is, a plurality of pixel positions are shifted while shifting by one pixel. Generate an image patch.
本発明では、画像パッチ集合生成処理により得られた複数の画像パッチを一つの集合(即ち、画像パッチ集合)としている。画像パッチは、その画像パッチに属する全ての画素の画素値を一列に並べることにより、列ベクトルに変換することができる。つまり、一つの画像パッチは、一つの列ベクトルに対応する。 In the present invention, a plurality of image patches obtained by the image patch set generation processing are set as one set (that is, an image patch set). The image patch can be converted into a column vector by arranging the pixel values of all the pixels belonging to the image patch in a line. That is, one image patch corresponds to one column vector.
以下、画像パッチの一具体例として、画像内のm画素×n画素の矩形領域を画像パッチとする(図2を参照する。)。説明上の便宜から、以下の説明では、画像パッチを矩形領域(m画素×n画素)としているが、本発明において、画像パッチは矩形領域に限定されることがなく、任意の形状(例えば、多角形)を有する領域を画像パッチとすることができる。 Hereinafter, as a specific example of the image patch, a rectangular area of m pixels × n pixels in the image is set as an image patch (see FIG. 2). For convenience of explanation, in the following description, the image patch is a rectangular area (m pixels × n pixels). However, in the present invention, the image patch is not limited to the rectangular area, and an arbitrary shape (for example, (Polygon) can be used as an image patch.
次に、ノイズレベル推定装置1では、図1に示すように、ノイズレベル推定部40が、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する。
Next, in the noise
このようにして、本発明のノイズレベル推定装置1によれば、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定することができる。
Thus, according to the noise
次に、本発明に係るノイズレベル推定装置のノイズレベル推定部40の実施形態について、図3及び図4を参照しながら詳細に説明する。ノイズレベル推定部40は、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する。
Next, an embodiment of the noise
図3は、本発明に係るノイズレベル推定装置のノイズレベル推定部40の第1実施形態を示すブロック構成図である。また、図4は、本発明に係るノイズレベル推定装置のノイズレベル推定部40の第2実施形態を示すブロック構成図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of the noise
図3のノイズレベル推定部40の第1実施形態に示されたように、ノイズレベル推定部40は、画像パッチ集合に対応する分散共分散行列の最小固有値に基づいてノイズレベルを推定するようにしており、分散共分散行列算出部410と、最小固有値算出部420と、ノイズレベル算出部430とから構成される。
As shown in the first embodiment of the noise
図3に示すように、ノイズレベル推定部40では、まず、分散共分散行列算出部410が、画像パッチ集合に基づき、その画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する。次に、最小固有値算出部420が、分散共分散行列算出部410で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する。そして、ノイズレベル算出部430が、最小固有値算出部420で算出された最小固有値に基づき、入力画像のノイズレベルを算出する。
As shown in FIG. 3, in the noise
ここで、数式を参照しながら、分散共分散行列算出部410、最小固有値算出部420、及びノイズレベル算出部430で行われる処理を具体的に説明する。
Here, the processing performed by the variance-covariance
既述したように、一つの画像パッチは、一つの列ベクトルに対応する。よって、画像パッチ集合を列ベクトルの集合とすることが可能になり、画像パッチ集合を意味する列ベクトル並べた行列
は、下記数1によって表すことができる。以下、この行列
を単に「画像パッチ集合」とも言う。
As described above, one image patch corresponds to one column vector. Therefore, the image patch set can be set as a set of column vectors, and a matrix of column vectors arranged to mean the image patch set.
Can be represented by
Is also simply referred to as “image patch set”.
は入力画像におけるi番目の画像パッチに対応する列ベクトルを表す。以下、この列ベクトル
を単に「i番目の画像パッチ」とも言う。また、Nは画像パッチ集合の要素数を表す。つまり、Nは入力画像から得られた複数の画像パッチの個数である。
Represents a column vector corresponding to the i-th image patch in the input image. Here is the column vector
Is also simply referred to as the “i th image patch”. N represents the number of elements in the image patch set. That is, N is the number of a plurality of image patches obtained from the input image.
次に、各画像パッチから画像パッチの平均を引いて得られた行列
(即ち、各画像パッチに対し、画像パッチの平均を補正して得られた、画像パッチ集合)は、下記数2によって表すことができる。以下、この行列
を単に「平均補正済み画像パッチ集合」とも言う。
Next, the matrix obtained by subtracting the average of the image patches from each image patch
(That is, a set of image patches obtained by correcting the average of image patches for each image patch) can be expressed by the following equation (2). Hereafter, this matrix
Is simply referred to as “average corrected image patch set”.
は画像パッチの平均であり、下記数3に基づいて算出される。
Is the average of the image patches, and is calculated based on the following equation (3).
に対応する分散共分散行列
は、下記数4に基づいて算出される。
Variance-covariance matrix corresponding to
Is calculated based on Equation 4 below.
から画像パッチ集合
に対応する分散共分散行列
を算出するための分散共分散行列算出処理を行うことにより、画像パッチ集合
に対応する分散共分散行列
を算出する。
Image patch set from
Variance-covariance matrix corresponding to
Image patch set by performing a variance-covariance matrix calculation process to calculate
Variance-covariance matrix corresponding to
Is calculated.
次に、最小固有値算出部420が、最小固有値算出処理を行うことにより、画像パッチ集合
に対応する分散共分散行列
の最小固有値
を算出する。
Next, the minimum
Variance-covariance matrix corresponding to
Minimum eigenvalue of
Is calculated.
最後に、ノイズレベル算出部430が、下記数5に基づき、ノイズレベル算出処理を行うことにより、入力画像のノイズレベル
を算出する。
Finally, the noise
Is calculated.
は入力画像のノイズレベルであり、即ち、入力画像のノイズの標準偏差に対応する値でもある。
Is the noise level of the input image, that is, a value corresponding to the standard deviation of the noise of the input image.
本発明に係るノイズレベル推定装置のノイズレベル推定部40の第1実施形態について、上述のように説明したが、以下、本発明に係るノイズレベル推定装置のノイズレベル推定部40の第2実施形態について説明する。
The first embodiment of the
本発明のノイズレベル推定部40の第1実施形態では、画像パッチ集合に対応する分散共分散行列の最小固有値に基づいてノイズレベルを推定することを特徴としているのに対し、本発明のノイズレベル推定部40の第2実施形態では、平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値に基づいてノイズレベルを推定することを特徴としている。
In the first embodiment of the noise
ここで、本発明のノイズレベル推定部40の第2実施形態に係るノイズレベル推定の原理について説明する。
Here, the principle of noise level estimation according to the second embodiment of the noise
一般的に、行列
の間に、
の関係が成立する。本発明では、この関係に着目し、入力画像のノイズレベルを推定する際に、画像パッチ集合に対応する分散共分散行列の最小固有値を算出し、算出した最小固有値に基づき、入力画像のノイズレベルを算出する(即ち、本発明のノイズレベル推定部40の第1実施形態)かわりに、平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値を算出し、算出した最小特異値に基づき、入力画像のノイズレベルを算出する(即ち、本発明のノイズレベル推定部40の第2実施形態)ようにしても良い。
In general, matrix
Between,
The relationship is established. In the present invention, paying attention to this relationship, when estimating the noise level of the input image, the minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix corresponding to the image patch set is calculated, and the noise level of the input image is calculated based on the calculated minimum eigenvalue. (Ie, the first embodiment of the
図4のノイズレベル推定部40の第2実施形態に示されたように、ノイズレベル推定部40は、平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値に基づいてノイズレベルを推定するようにしており、画像パッチ平均補正部411と、最小特異値算出部421と、ノイズレベル算出部431とから構成される。
As shown in the second embodiment of the noise
図4に示すように、ノイズレベル推定部40では、まず、画像パッチ平均補正部411が、画像パッチ集合に基づき、平均補正済み画像パッチ集合を生成する。次に、最小特異値算出部421が、画像パッチ平均補正部411で生成された平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値を算出する。そして、ノイズレベル算出部431が、最小特異値算出部421で算出された最小特異値に基づき、入力画像のノイズレベルを算出する。
As shown in FIG. 4, in the noise
ここで、数式を参照しながら、画像パッチ平均補正部411、最小特異値算出部421、及びノイズレベル算出部431で行われる処理を具体的に説明する。
Here, the processing performed by the image patch
まず、画像パッチ平均補正部411が、上記数1、数2及び数3に基づき、画像パッチ集合
から平均補正済み画像パッチ集合
を生成するための平均補正済み画像パッチ集合生成処理を行うことにより、平均補正済み画像パッチ集合
を算出する。
First, the image patch
Average corrected image patch set
The average corrected image patch set is generated by performing the average corrected image patch set generation process.
Is calculated.
次に、最小特異値算出部421が、最小特異値算出処理を行うことにより、平均補正済み画像パッチ集合
の最小特異値
を算出する。
Next, the minimum singular
Minimum singular value of
Is calculated.
最後に、ノイズレベル算出部431が、下記数6に基づき、ノイズレベル算出処理を行うことにより、入力画像のノイズレベル
を算出する。
Finally, the noise
Is calculated.
は入力画像のノイズレベルであり、即ち、入力画像のノイズの標準偏差に対応する値でもある。
Is the noise level of the input image, that is, a value corresponding to the standard deviation of the noise of the input image.
図5は、本発明に係るノイズレベル推定装置の第2実施形態(以下、単に「ノイズレベル推定装置2」とも言う。)を示すブロック構成図である。以下、図5を用いて、ノイズレベル推定装置2を詳細に説明する。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the noise level estimation device according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “noise
図5に示すように、ノイズレベル推定装置2は、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定するための装置であり、入力画像から高周波成分画像を抽出する高周波成分抽出部20と、高周波成分抽出部20で抽出された高周波成分画像から高周波成分画像パッチ集合を生成する高周波成分画像パッチ集合生成部11と、高周波成分画像パッチ集合生成部11で生成された高周波成分画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定部40とから構成される。
As shown in FIG. 5, the noise
図5に示すように、ノイズレベル推定装置2では、まず、高周波成分抽出部20が、入力画像に対し、高周波成分抽出処理を行うことにより、当該入力画像の高周波成分画像を抽出する。
As shown in FIG. 5, in the noise
ここで、高周波成分抽出処理の一具体例として、入力画像に対し、ハイパスフィルタをかけることにより、入力画像の高周波成分画像を抽出するようにしても良い。 Here, as a specific example of the high-frequency component extraction processing, a high-frequency component image of the input image may be extracted by applying a high-pass filter to the input image.
また、高周波成分抽出処理の他の具体例として、まず、入力画像に対し、ローパスフィルタ(例えば、ガウシアンフィルタやバイラテラルフィルタなどのローパスフィルタ)をかけることにより、入力画像の低周波成分画像を生成し、次に、入力画像から、生成された低周波成分画像を減算することによって、入力画像の高周波成分画像を抽出するようにしても良い。 As another specific example of the high-frequency component extraction processing, first, a low-frequency component image of the input image is generated by applying a low-pass filter (for example, a low-pass filter such as a Gaussian filter or a bilateral filter) to the input image. Then, the high frequency component image of the input image may be extracted by subtracting the generated low frequency component image from the input image.
つまり、本発明で言う「高周波成分抽出処理」は、入力画像の高周波成分画像を抽出するための処理であり、上述した2つの具体例に限定されることがなく、入力画像の高周波成分画像を抽出できる処理であれば、その処理を本発明の「高周波成分抽出処理」とすることができる。 That is, the “high frequency component extraction process” referred to in the present invention is a process for extracting a high frequency component image of an input image, and is not limited to the two specific examples described above. If the process can be extracted, the process can be referred to as the “high frequency component extraction process” of the present invention.
次に、ノイズレベル推定装置2では、図5に示すように、高周波成分画像パッチ集合生成部11が、高周波成分抽出部20で抽出された高周波成分画像から、高周波成分画像パッチ集合を生成する。
Next, in the noise
具体的に、高周波成分画像パッチ集合生成部11は、高周波成分画像から高周波成分画像パッチ集合を得るために、高周波成分画像に対して、高周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、高周波成分画像パッチ集合を生成する。
Specifically, the high-frequency component image patch set
高周波成分画像パッチ集合生成処理は、基本的に、前述した画像パッチ集合生成処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。 The high-frequency component image patch set generation process is basically the same as the above-described image patch set generation process, and thus detailed description thereof is omitted.
ただし、画像パッチ集合生成処理は、入力画像に対して、画素位置をずらしながら、複数の画像パッチを生成する処理であるのに対し、高周波成分画像パッチ集合生成処理は、高周波成分画像に対して、画素位置をずらしながら、複数の高周波成分画像パッチを生成する処理である。 However, the image patch set generation process is a process of generating a plurality of image patches while shifting the pixel position with respect to the input image, whereas the high frequency component image patch set generation process is performed on the high frequency component image. This is a process for generating a plurality of high-frequency component image patches while shifting the pixel position.
本発明では、高周波成分画像パッチ集合生成処理により得られた複数の高周波成分画像パッチを一つの集合(即ち、高周波成分画像パッチ集合)とする。 In the present invention, a plurality of high-frequency component image patches obtained by the high-frequency component image patch set generation processing are set as one set (that is, a high-frequency component image patch set).
次に、ノイズレベル推定装置2では、図5に示すように、ノイズレベル推定部40が、高周波成分画像パッチ集合生成部11で生成された高周波成分画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する。
Next, in the noise
ここで、ノイズレベル推定装置2のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、基本的に、前述したノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing performed in the noise
ただし、ノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、画像パッチ集合に対して行われる処理であるのに対し、ノイズレベル推定装置2のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、高周波成分画像パッチ集合に対して行われる処理である。
However, the processing performed by the noise
つまり、前述したノイズレベル推定部40の第1実施形態(図3参照)及び第2実施形態(図4参照)を、ノイズレベル推定装置2のノイズレベル推定部40に適用することができる。ただし、ノイズレベル推定部40の第1実施形態及び第2実施形態では、画像パッチ集合を入力としているのに対し、ノイズレベル推定装置2のノイズレベル推定部40では、高周波成分画像パッチ集合を入力としている。
That is, the first embodiment (see FIG. 3) and the second embodiment (see FIG. 4) of the noise
このようにして、本発明のノイズレベル推定装置2によれば、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定することができる。
Thus, according to the noise
図6は、本発明に係るノイズレベル推定装置の第3実施形態(以下、単に「ノイズレベル推定装置3」とも言う。)を示すブロック構成図である。以下、図6を用いて、ノイズレベル推定装置3を詳細に説明する。 FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the noise level estimation apparatus according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “noise level estimation apparatus 3”). Hereinafter, the noise level estimation apparatus 3 will be described in detail with reference to FIG.
図6に示すように、ノイズレベル推定装置3は、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定するための装置であり、入力画像から画像パッチ集合を生成する画像パッチ集合生成部10と、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合から高周波成分画像パッチ集合を抽出する高周波成分画像パッチ抽出部21と、高周波成分画像パッチ抽出部21で抽出された高周波成分画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定部40とから構成される。
As shown in FIG. 6, the noise level estimation device 3 is a device for estimating the noise level of an image from an input image, and an image patch set
図6に示すように、ノイズレベル推定装置3では、まず、画像パッチ集合生成部10が、入力画像から、当該入力画像の画像パッチ集合を生成する。
As shown in FIG. 6, in the noise level estimation device 3, first, the image patch set
ここで、ノイズレベル推定装置3の画像パッチ集合生成部10にて行われる処理は、前述したノイズレベル推定装置1の画像パッチ集合生成部10にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing performed in the image patch set
次に、ノイズレベル推定装置3では、図6に示すように、高周波成分画像パッチ抽出部21が、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対し、高周波成分画像パッチ抽出処理を行うことにより、これら全ての画像パッチの高周波成分画像パッチを抽出し、抽出したこれらの高周波成分画像パッチを高周波成分画像パッチ集合とする。
Next, in the noise level estimation device 3, as shown in FIG. 6, the high frequency component image
ここで、高周波成分画像パッチ抽出処理の具体例について説明する。例えば、高周波成分画像パッチ抽出処理では、画像パッチに対し、まず、その画像パッチの一次関数で近似した結果を、その画像パッチの低周波成分画像パッチとし、次に、その画像パッチから低周波成分画像パッチを減算することにより、その画像パッチの高周波成分画像パッチを抽出する。 Here, a specific example of the high frequency component image patch extraction process will be described. For example, in the high-frequency component image patch extraction process, the image patch is first approximated with a linear function of the image patch as the low-frequency component image patch of the image patch, and then the low-frequency component is extracted from the image patch. By subtracting the image patch, the high frequency component image patch of the image patch is extracted.
つまり、本発明で言う「高周波成分画像パッチ抽出処理」は、画像パッチ集合から高周波成分画像パッチ集合を抽出するための処理であり、本発明は上述した具体例に限定されることがなく、画像パッチ集合から高周波成分画像パッチ集合を抽出できる処理であれば、その処理を本発明の「高周波成分画像パッチ抽出処理」とすることができる。 That is, the “high-frequency component image patch extraction process” referred to in the present invention is a process for extracting a high-frequency component image patch set from an image patch set, and the present invention is not limited to the specific example described above. Any process that can extract a high-frequency component image patch set from a patch set can be referred to as the “high-frequency component image patch extraction process” of the present invention.
次に、ノイズレベル推定装置3では、図6に示すように、ノイズレベル推定部40が、高周波成分画像パッチ抽出部21で抽出された高周波成分画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する。
Next, in the noise level estimation device 3, as shown in FIG. 6, the noise
ここで、ノイズレベル推定装置3のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、前述したノイズレベル推定装置2のノイズレベル推定部40にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, since the process performed in the noise
このようにして、本発明のノイズレベル推定装置3によれば、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定することができる。 Thus, according to the noise level estimation apparatus 3 of the present invention, the noise level of the image can be estimated from the input image.
図7は、本発明に係るノイズレベル推定装置の第4実施形態(以下、単に「ノイズレベル推定装置4」とも言う。)を示すブロック構成図である。以下、図7を用いて、ノイズレベル推定装置4を詳細に説明する。 FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the noise level estimation apparatus according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “noise level estimation apparatus 4”). Hereinafter, the noise level estimation apparatus 4 will be described in detail with reference to FIG.
図7に示すように、ノイズレベル推定装置4は、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定するための装置であり、入力画像から画像パッチ集合を生成する画像パッチ集合生成部10と、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合の中から複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする画像パッチ選択部30と、画像パッチ選択部30で得られた選択画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定するノイズレベル推定部40とから構成される。
As shown in FIG. 7, the noise level estimation device 4 is a device for estimating the noise level of an image from an input image, and includes an image patch set
図7に示すように、ノイズレベル推定装置4では、まず、画像パッチ集合生成部10が、入力画像から、当該入力画像の画像パッチ集合を生成する。
As shown in FIG. 7, in the noise level estimation device 4, first, the image patch set
ここで、ノイズレベル推定装置4の画像パッチ集合生成部10にて行われる処理は、前述したノイズレベル推定装置1の画像パッチ集合生成部10にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing performed in the image patch set
次に、ノイズレベル推定装置4では、図7に示すように、画像パッチ選択部30が、まず、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合の中から、所定の画像パッチ選択方法に基づき、複数の画像パッチを選択し、次に、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする。
Next, in the noise level estimation apparatus 4, as shown in FIG. 7, the image
次に、ノイズレベル推定装置4では、図7に示すように、ノイズレベル推定部40が、画像パッチ選択部30で得られた選択画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する。
Next, in the noise level estimation device 4, as shown in FIG. 7, the noise
ここで、ノイズレベル推定装置4のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、基本的に、前述したノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing performed in the noise
ただし、ノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、画像パッチ集合に対して行われる処理であるのに対し、ノイズレベル推定装置4のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、選択画像パッチ集合に対して行われる処理である。
However, the processing performed by the noise
つまり、前述したノイズレベル推定部40の第1実施形態(図3参照)及び第2実施形態(図4参照)を、ノイズレベル推定装置4のノイズレベル推定部40に適用することができる。ただし、ノイズレベル推定部40の第1実施形態及び第2実施形態では、画像パッチ集合を入力としているのに対し、ノイズレベル推定装置4のノイズレベル推定部40では、選択画像パッチ集合を入力としている。
That is, the first embodiment (see FIG. 3) and the second embodiment (see FIG. 4) of the noise
このようにして、本発明のノイズレベル推定装置4によれば、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定することができる。 Thus, according to the noise level estimation apparatus 4 of the present invention, the noise level of the image can be estimated from the input image.
ここで、本発明に係るノイズレベル推定装置の画像パッチ選択部30の実施形態について、図8及び図9を参照しながら詳細に説明する。画像パッチ選択部30は、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に基づき、選択画像パッチ集合を生成する。
Here, an embodiment of the image
図8は、本発明に係るノイズレベル推定装置の画像パッチ選択部30の第1実施形態を示すブロック構成図である。また、図9は、本発明に係るノイズレベル推定装置の画像パッチ選択部30の第2実施形態を示すブロック構成図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a first embodiment of the image
図8の画像パッチ選択部30の第1実施形態に示されたように、画像パッチ選択部30は、指標算出部310と、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320とから構成される。
As shown in the first embodiment of the image
画像パッチ選択部30の第1実施形態では、図8に示すように、まず、指標算出部310が、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、これら画像パッチの指標を算出する。ここで、一つの画像パッチに基づいて、一つの指標が算出されるため、以下、この指標を「画像パッチの指標」とも言う。
In the first embodiment of the image
次に、画像パッチ選択部30の第1実施形態では、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320が、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合の中から、指標算出部310で算出された指標及び所定の閾値に基づき、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする。なお、所定の閾値は、予め設定された値である。
Next, in the first embodiment of the image
具体的に、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320では、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする。
Specifically, the image
ここで、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、画像パッチの指標と所定の閾値を比較し、その指標が所定の閾値以下である場合に、当該指標に対応する画像パッチを選択し、また、その指標が所定の閾値より大きい場合に、当該指標に対応する画像パッチを選択しない。 Here, in the image patch selection process based on the index threshold, the index of the image patch is compared with a predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, the image patch corresponding to the index is selected, When the index is larger than a predetermined threshold, the image patch corresponding to the index is not selected.
本発明に係るノイズレベル推定装置の画像パッチ選択部30の第1実施形態について、上述のように説明したが、以下、本発明に係るノイズレベル推定装置の画像パッチ選択部30の第2実施形態について説明する。
The first embodiment of the image
図9の画像パッチ選択部30の第2実施形態に示されたように、画像パッチ選択部30は、指標算出部310と、上位指標に基づく画像パッチ選択部321とから構成される。
As shown in the second embodiment of the image
画像パッチ選択部30の第2実施形態では、図9に示すように、まず、指標算出部310が、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、これら画像パッチの指標を算出する。
In the second embodiment of the image
次に、画像パッチ選択部30の第2実施形態では、上位指標に基づく画像パッチ選択部321が、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合の中から、所定個数の上位指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする。
Next, in the second embodiment of the image
ここで、所定個数とは、例えば、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に属する全ての画像パッチの総数の何パーセント(一例として、例えば、25%)に相当する個数である。勿論、本発明では、所定個数が全ての画像パッチの総数の何パーセントに相当する個数であることに限定されることはなく、所定個数を他の方法で決定するようにしても良い。
Here, the predetermined number is, for example, a number corresponding to what percentage (for example, 25%) of the total number of all image patches belonging to the image patch set generated by the image patch set
また、「所定個数の上位指標に対応する画像パッチ」とは、指標算出部310で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、指標算出部310で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを意味する。
In addition, the “image patch corresponding to a predetermined number of higher indices” refers to the index calculated in ascending order from the smallest index calculated by the
つまり、上位指標に基づく画像パッチ選択部321が、画像パッチ集合の中から、指標算出部310で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、指標算出部310で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする。
That is, the image
図10は、本発明に係るノイズレベル推定装置の第5実施形態(以下、単に「ノイズレベル推定装置5」とも言う。)を示すブロック構成図である。図11は、図10に示す本発明のノイズレベル推定装置5の処理流れを示すフロー図である。以下、図10と図11を用いて、ノイズレベル推定装置5を詳細に説明する。 FIG. 10 is a block diagram showing a fifth embodiment of the noise level estimation device according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “noise level estimation device 5”). FIG. 11 is a flowchart showing the processing flow of the noise level estimation apparatus 5 of the present invention shown in FIG. Hereinafter, the noise level estimation device 5 will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11.
図10に示すように、ノイズレベル推定装置5は、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定するための装置であり、画像パッチ集合生成部12と、指標算出部310と、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320と、ノイズレベル推定部41と、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50と、閾値変換部60とから構成される。
As shown in FIG. 10, the noise level estimation device 5 is a device for estimating the noise level of an image from an input image, and is based on an image patch set
ノイズレベル推定装置5の一番大きな特徴は、ノイズレベル推定処理を繰り返すことにより、ノイズレベルを推定することであり、具体的に、ノイズレベル推定部41で推定されたノイズレベルを、画像パッチを選択する際に必要な閾値に変換し、次に、変換された閾値、画像パッチ集合及び指標に基づき、選択画像パッチ集合を生成し、更に、生成した選択画像パッチ集合に基づき、ノイズレベル推定部41によりノイズレベルを推定することであり、即ち、ノイズレベル推定部41で推定されたノイズレベルに基づき、画像パッチを選択する際に必要な閾値を変換しながら、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50でノイズレベル推定繰り返し終了と判定されるまでに、入力画像のノイズレベルを繰り返し推定することである。
The biggest feature of the noise level estimation device 5 is that the noise level is estimated by repeating the noise level estimation process. Specifically, the noise level estimated by the noise
ここで、入力画像からその画像のノイズレベルを推定するために、図10と図11を参照しながら、ノイズレベル推定装置5にて行われる処理の流れについて説明する。 Here, the flow of processing performed by the noise level estimation device 5 in order to estimate the noise level of the image from the input image will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
まず、ノイズレベル推定装置5では、画像パッチ集合生成部12が、入力画像から、当該入力画像の画像パッチ集合を生成するとともに、ノイズレベル推定処理の繰り返し回数kを0と設定する(図11のステップS100を参照)。
First, in the noise level estimation device 5, the image patch set
ここで、ノイズレベル推定装置5の画像パッチ集合生成部12にて行われる、繰り返し回数kを0と設定する処理を除いた処理は、前述したノイズレベル推定装置1の画像パッチ集合生成部10にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing excluding the processing of setting the number of repetitions k to 0 performed by the image patch set
次に、ノイズレベル推定装置5では、指標算出部310が、画像パッチ集合生成部12で生成された画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、これら画像パッチの指標を算出する(図11のステップS110を参照)。
Next, in the noise level estimation device 5, the
ここで、ノイズレベル推定装置5の指標算出部310にて行われる処理は、前述した画像パッチ選択部30の第1実施形態(図8参照)における指標算出部310にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the process performed by the
次に、ノイズレベル推定装置5では、ノイズレベル推定部41が、画像パッチ集合生成部12で得られた画像パッチ集合に基づき、ノイズレベル
を推定する(図11のステップS120を参照)。ノイズレベル推定部41で推定されたノイズレベル
は、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50に入力される。ここで、繰り返し回数kの値が0であるため、画像パッチ集合に基づいて推定されたノイズレベル
となる。
Next, in the noise level estimation device 5, the noise
Is estimated (see step S120 in FIG. 11). Noise level estimated by the noise
Is input to the noise level estimation repetition
It becomes.
なお、ノイズレベル推定装置5のノイズレベル推定部41にて行われる処理は、前述したノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Note that the processing performed by the noise
次に、ノイズレベル推定装置5では、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、ノイズレベル推定部41から入力されたノイズレベル
に基づき、ノイズレベル推定繰り返し終了に関する第1の判定条件、即ち、k>0を満たすか否かを判定する(図11のステップS130を参照)。
Next, in the noise level estimation device 5, the noise level estimation repetition
Based on the above, it is determined whether or not the first determination condition regarding the end of repeated noise level estimation, that is, k> 0 is satisfied (see step S130 of FIG. 11).
このとき、ノイズレベル推定部41からノイズレベル推定繰り返し終了判定部50に入力されたノイズレベルは、
であるため、kの値は0となり、第1の判定条件(k>0)を満たさない。よって、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定せず、ノイズレベル
を閾値変換部60に出力するようにする。
At this time, the noise level input from the noise
Therefore, the value of k is 0, which does not satisfy the first determination condition (k> 0). Therefore, the noise level estimation repetition
Is output to the
次に、ノイズレベル推定装置5では、閾値変換部60が、閾値変換処理を行うことにより、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50からのノイズレベル
を閾値τに変換し、変換した閾値τを指標閾値に基づく画像パッチ選択部320に出力する(図11のステップS150を参照)。
Next, in the noise level estimation device 5, the threshold
Is converted into a threshold value τ, and the converted threshold value τ is output to the image
具体的に、閾値変換処理では、単調増加関数
を利用することにより、ノイズレベル
を閾値τに変換する。ここで言う「単調増加関数」とは、x<yであれば、f(x)<f(y)を満足する関数である。
Specifically, in the threshold conversion process, a monotonically increasing function
By using the noise level
Is converted to a threshold value τ. The “monotonically increasing function” here is a function that satisfies f (x) <f (y) if x <y.
具体的な単調増加関数の一例として、例えば、
である。つまり、下記数7に基づき、閾値変換処理を行うことにより、ノイズレベル
を閾値τに変換する。
As an example of a specific monotonically increasing function, for example,
It is. That is, the noise level is obtained by performing the threshold value conversion process based on the following formula 7.
Is converted to a threshold value τ.
次に、ノイズレベル推定装置5では、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320が、画像パッチ集合生成部12で生成された画像パッチ集合の中から、指標算出部310で算出された指標、及び、閾値変換部60で変換された閾値τに基づき、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする(図11のステップS160を参照)。
Next, in the noise level estimation device 5, the image
ここで、ノイズレベル推定装置5の指標閾値に基づく画像パッチ選択部320にて行われる処理は、前述した画像パッチ選択部30の第1実施形態(図8参照)における指標閾値に基づく画像パッチ選択部320にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。ちなみに、閾値変換部60で変換された閾値τは、所定の閾値として利用される。
Here, the processing performed in the image
次に、ノイズレベル推定装置5では、繰り返し回数kの値を1増加させるようにする(図11のステップS170を参照)。 Next, in the noise level estimation device 5, the value of the number of repetitions k is increased by 1 (see step S170 in FIG. 11).
次に、ノイズレベル推定装置5では、ノイズレベル推定部41が、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320で得られた選択画像パッチ集合に基づき、ノイズレベル
を推定する(図11のステップS180を参照)。ノイズレベル推定部41で推定されたノイズレベル
は、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50に入力される。
Next, in the noise level estimation device 5, the noise
Is estimated (see step S180 in FIG. 11). Noise level estimated by the noise
Is input to the noise level estimation repetition
このときに、ノイズレベル推定装置5のノイズレベル推定部41にて行われる処理(即ち、ステップS180での処理)は、前述したノイズレベル推定装置4のノイズレベル推定部40にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
At this time, the processing performed in the noise
次に、ノイズレベル推定装置5では、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、ノイズレベル推定部41から入力されたノイズレベル
に基づき、ノイズレベル推定繰り返し終了に関する第2の判定条件、即ち、
が十分小さくなっていること(その一例として、
ここで、所定の値は、例えば、0.01である。)を満たすか否かを判定する(図11のステップS140を参照)。
Next, in the noise level estimation device 5, the noise level estimation repetition
Based on the second determination condition regarding the end of the noise level estimation repetition, that is,
Is sufficiently small (for example,
Here, the predetermined value is, for example, 0.01. ) Is satisfied (see step S140 in FIG. 11).
ステップS140において、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、上記第2の判定条件を満たさないと判定した場合に、即ち、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定しない場合に、ノイズレベル
を閾値変換部60に出力する。
In step S140, when the noise level estimation repetition
Is output to the
そして、ノイズレベル推定装置5では、閾値変換部60が、閾値変換処理を行うことにより、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50からのノイズレベル
を閾値τに変換し、変換した閾値τを指標閾値に基づく画像パッチ選択部320に出力する(図11のステップS150を参照)。なお、図11のステップS150での処理は既述したため、その説明は省略する。
In the noise level estimation device 5, the threshold
Is converted into a threshold value τ, and the converted threshold value τ is output to the image
次に、ノイズレベル推定装置5では、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320が、画像パッチ集合生成部12で生成された画像パッチ集合の中から、指標算出部310で算出された指標、及び、閾値変換部60で変換された閾値τに基づき、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする(図11のステップS160を参照)。なお、図11のステップS160での処理は既述したため、その説明は省略する。
Next, in the noise level estimation device 5, the image
次に、ノイズレベル推定装置5では、繰り返し回数kの値を1増加させるようにする(図11のステップS170を参照)。 Next, in the noise level estimation device 5, the value of the number of repetitions k is increased by 1 (see step S170 in FIG. 11).
次に、ノイズレベル推定装置5では、ノイズレベル推定部41が、指標閾値に基づく画像パッチ選択部320で得られた選択画像パッチ集合に基づき、ノイズレベル
を推定する(図11のステップS180を参照)。ノイズレベル推定部41で推定されたノイズレベル
は、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50に入力される。
Next, in the noise level estimation device 5, the noise
Is estimated (see step S180 in FIG. 11). Noise level estimated by the noise
Is input to the noise level estimation repetition
そして、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、ノイズレベル推定部41から入力されたノイズレベル
に基づき、ノイズレベル推定繰り返し終了に関する第2の判定条件を満たすか否かを判定する(図11のステップS140を参照)。
Then, the noise level estimation repetition
Based on the above, it is determined whether or not the second determination condition regarding the end of repeated noise level estimation is satisfied (see step S140 in FIG. 11).
このように、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、上記第2の判定条件を満たしたと判定するまでに、ノイズレベル推定装置5では、ステップS140での処理、ステップS150での処理、ステップS160での処理、ステップS170での処理、及びステップS180での処理を繰り返すようにしている。
As described above, until the noise level estimation repetition
一方、ステップS140において、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部50が、上記第2の判定条件を満たしたと判定した場合に、即ち、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定した場合に、ノイズレベル
を、ノイズレベル推定装置5が推定したノイズレベルとして外部に出力する(図11のステップS190を参照)。これで、ノイズレベル推定装置5での処理が終了する。
On the other hand, when the noise level estimation repetition
Is output to the outside as the noise level estimated by the noise level estimation device 5 (see step S190 in FIG. 11). This completes the processing in the noise level estimation device 5.
つまり、本発明のノイズレベル推定装置5では、上記第1の判定条件を満たした上で、更に、上記第2の判定条件も満たした場合に(つまり、上記第1の判定条件及び上記第2の判定条件を満たした場合に)、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定し、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定されたときのノイズレベル
を、入力画像のノイズレベルとして出力する。
That is, in the noise level estimation device 5 of the present invention, when the first determination condition is satisfied and the second determination condition is also satisfied (that is, the first determination condition and the second determination condition). Noise level when it is determined that the noise level estimation repetition has been completed and the noise level estimation repetition has been completed.
Are output as the noise level of the input image.
ここで、本発明のノイズレベル推定装置において、画像パッチ集合から、画像パッチを選択し、選択した画像パッチのみで構成される、選択画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する理由について説明する。 Here, in the noise level estimation device of the present invention, the reason for estimating the noise level of the input image based on the selected image patch set, which is composed of only the selected image patches, is selected from the image patch set. explain.
画像パッチを選択しない本発明のノイズレベル推定装置(前述したノイズレベル推定装置1、ノイズレベル推定装置2、及びノイズレベル推定装置3)を用いて、ノイズを含む画像のノイズレベルを推定する場合に、そのノイズを含む画像から生成された画像パッチ集合が、画像テクスチャやエッジを含まないフラットな領域のみの画像パッチ集合であれば、画像のノイズレベルを正確に推定することが出来る。
When estimating the noise level of an image including noise using the noise level estimation device of the present invention (the noise
ところで、ノイズの信号エネルギーと、ノイズのない画像の信号エネルギーを分離することが困難であるため、ノイズを含む画像から生成された画像パッチ集合が、テクスチャやエッジなどの画像の信号エネルギーを含む画像パッチ集合であれば、画像パッチを選択しない本発明のノイズレベル推定装置を用いて、ノイズを含む画像のノイズレベルを推定する場合に、そのノイズを含む画像の真のノイズレベルと比較して、大きい値のノイズレベルが推定される可能性がある。 By the way, because it is difficult to separate the signal energy of noise from the signal energy of a noise-free image, the image patch set generated from the image including noise includes an image including the signal energy of images such as textures and edges. If it is a patch set, when estimating the noise level of an image including noise using the noise level estimation apparatus of the present invention that does not select an image patch, compared to the true noise level of the image including noise, A large noise level may be estimated.
そこで、本発明の発明者らは、このような可能性を解消するために、画像パッチ集合から、ノイズレベルの推定に用いる画像パッチを選択するノイズレベル推定装置(前述したノイズレベル推定装置4、ノイズレベル推定装置5、及び後述するノイズレベル推定装置6)を発明した。 Therefore, in order to eliminate such a possibility, the inventors of the present invention select a noise level estimation device (the noise level estimation device 4 described above) that selects an image patch used for noise level estimation from the image patch set. Invented the noise level estimation device 5 and the noise level estimation device 6) described later.
つまり、本発明では、画像パッチ集合から画像パッチを選択する際に、フラットな領域の画像パッチのみを選択するため、後述する本発明の指標算出部310の実施形態に示されるように、画像パッチの微分行列の最大固有値、画像パッチのxy微分行列の最大特異値、又は、画像パッチの分散を画像パッチの指標として、画像パッチを選択するようにする。
That is, in the present invention, when selecting an image patch from the set of image patches, only an image patch in a flat region is selected. Therefore, as shown in an embodiment of the
画像パッチの微分行列の最大固有値、画像パッチのxy微分行列の最大特異値、又は、画像パッチの分散を画像パッチの指標として選択した画像パッチは、フラットな領域の画像パッチとなり、このように選択した画像パッチのみで構成される、選択画像パッチ集合に基づき、画像のノイズレベルを推定する場合に、画像のノイズレベルを正確に推定することが出来る。 The image patch selected as the image patch index using the maximum eigenvalue of the differentiation matrix of the image patch, the maximum singular value of the xy differentiation matrix of the image patch, or the distribution of the image patch as an index of the image patch is selected as described above In the case where the noise level of an image is estimated based on a selected image patch set composed of only the selected image patches, the noise level of the image can be accurately estimated.
このように、本発明のノイズレベル推定装置を用いて、ノイズを含む画像のノイズレベルを推定する際に、ノイズを含む画像から生成される画像パッチ集合から、画像パッチを選択する必要がある。 Thus, when estimating the noise level of an image including noise using the noise level estimation apparatus of the present invention, it is necessary to select an image patch from an image patch set generated from the image including noise.
しかしながら、フラットな領域の画像パッチのみを選択するために適する閾値は、画像パッチに含まれるノイズレベルに依存する。そのため、予め適切な閾値を設定することが、困難になる可能性がある。 However, a threshold value suitable for selecting only flat area image patches depends on the noise level included in the image patch. Therefore, it may be difficult to set an appropriate threshold value in advance.
そこで、本発明の発明者らは、このような状況に鑑みて、適切な閾値でフラットな領域の画像パッチのみを選択するために、推定されたノイズレベルに基づいて、フラットな領域の画像パッチのみを選択するための閾値を再設定(変換)しながら、繰り返し処理により、画像のノイズレベルをするといった技術的思想を、前述したノイズレベル推定装置5に適用した。 Therefore, in view of such a situation, the inventors of the present invention select only a flat area image patch with an appropriate threshold, and based on the estimated noise level, the flat area image patch. The technical idea of performing the noise level of the image by repetitive processing while resetting (converting) the threshold for selecting only the image is applied to the noise level estimation device 5 described above.
本発明のノイズレベル推定装置5によれば、テクスチャやエッジなどの画像の信号エネルギーを含む画像パッチ集合であっても、ノイズレベルを正確に推定することができる。 According to the noise level estimation apparatus 5 of the present invention, the noise level can be accurately estimated even for an image patch set including image signal energy such as texture and edge.
次に、本発明に係るノイズレベル推定装置の指標算出部310の実施形態について、説明する。指標算出部310は、画像パッチ集合生成部10で生成された画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、これら画像パッチの指標を算出する。
Next, an embodiment of the
図12は、本発明に係るノイズレベル推定装置の指標算出部310の一実施形態を示すブロック構成図である。
FIG. 12 is a block configuration diagram showing an embodiment of the
図12に示されたように、指標算出部310は、画像パッチ毎に、画像パッチの微分で構成される微分行列の最大固有値をその画像パッチの指標として算出するようにしており、x微分算出部311と、y微分算出部312と、微分行列生成部313と、最大固有値算出部314とから構成される。
As shown in FIG. 12, the
図12に示すように、指標算出部310では、まず、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、x微分算出部311が画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、y微分算出部312が画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出する。
As shown in FIG. 12, in the
次に、指標算出部310では、微分行列生成部313が、x微分算出部311で算出された画像パッチのx微分、及び、y微分算出部312で算出された画像パッチのy微分を用い、下記数8及び数9に基づき、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成する。
Next, in the
は入力画像におけるi番目の画像パッチの微分行列である。
はx微分算出部311で算出された、入力画像におけるi番目の画像パッチのx微分に対応する列ベクトルを表す。また、
はy微分算出部312で算出された、入力画像におけるi番目の画像パッチのy微分に対応する列ベクトルを表す。さらに、以下、行列
を単に、「入力画像におけるi番目の画像パッチのxy微分行列」とも言う。
Is the differential matrix of the i-th image patch in the input image.
Represents a column vector corresponding to the x derivative of the i-th image patch in the input image, calculated by the x
Represents a column vector corresponding to the y derivative of the i-th image patch in the input image, calculated by the y
Is also simply referred to as the “xy differential matrix of the i-th image patch in the input image”.
そして、指標算出部310では、最大固有値算出部314が、画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標として出力する。
Then, in the
このように、図12に示された本発明に係るノイズレベル推定装置の指標算出部310によれば、画像パッチ集合から、その画像パッチ集合に属する全ての画像パッチの指標(即ち、画像パッチの微分行列の最大固有値)を算出することができる。
As described above, according to the
なお、前述したように、
の関係が成立するので、本発明の指標算出部310では、画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチの指標として算出するかわりに、画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチの指標として算出するようにしても良い。
As mentioned above,
Therefore, instead of calculating the maximum eigenvalue of the differentiation matrix of the image patch as the index of the image patch, the
その場合に、指標算出部310では、x微分算出部311で算出された画像パッチのx微分、及び、y微分算出部312で算出された画像パッチのy微分を用い、上記数9に基づき、画像パッチのxy微分行列
を画像パッチ毎に生成し、そして、画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力する。
In that case, the
Is generated for each image patch, the maximum singular value of the xy differentiation matrix of the image patch is calculated for each image patch, and the calculated maximum singular value is output as an index of the image patch.
つまり、微分行列生成部313の代わりに、図12の指標算出部310は、x微分算出部311で算出された画像パッチのx微分、及び、y微分算出部312で算出された画像パッチのy微分を用い、上記数9に基づき、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成する、xy微分行列生成部を備えれば良い。
That is, instead of the differential
また、最大固有値算出部314の代わりに、図12の指標算出部310は、xy微分行列生成部で生成された画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力する、最大特異値算出部を備えれば良い。
Also, instead of the maximum
以上では、画像パッチの微分に基づいたパラメーター(即ち、画像パッチの微分行列の最大固有値、又は、画像パッチのxy微分行列の最大特異値)を画像パッチの指標として算出する、指標算出部310の実施形態について説明したが、次に、画像パッチの分散を画像パッチの指標として算出する指標算出部310の実施形態について、説明する。
In the above, the
この実施形態では、指標算出部310が、まず、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、下記数10及び数11に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、次に、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標として出力する。
In this embodiment, the
は入力画像におけるi番目の画像パッチ(以下、単に
とも言う。)の分散である。また、
の画素数をMとする。さらに、
のk番目の画素の画素値を
とする。
Is the i-th image patch in the input image (hereinafter simply
Also say. ) Dispersion. Also,
Let M be the number of pixels. further,
The pixel value of the kth pixel
And
図13は、本発明に係るノイズレベル推定装置の第6実施形態(以下、単に「ノイズレベル推定装置6」とも言う。)を示すブロック構成図である。以下、図13を用いて、ノイズレベル推定装置6を詳細に説明する。 FIG. 13 is a block diagram showing a sixth embodiment of the noise level estimation apparatus according to the present invention (hereinafter also simply referred to as “noise level estimation apparatus 6”). Hereinafter, the noise level estimation device 6 will be described in detail with reference to FIG.
図13に示すように、ノイズレベル推定装置6は、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定するための装置であり、高周波成分抽出部20と、高周波成分画像パッチ集合生成部11と、低周波成分抽出部25と、低周波成分画像パッチ集合生成部16と、低周波成分画像パッチ選択部35と、対応高周波成分画像パッチ抽出部22と、ノイズレベル推定部40とから構成される。
As shown in FIG. 13, the noise level estimation device 6 is a device for estimating the noise level of an image from an input image, and includes a high frequency
図13に示すように、ノイズレベル推定装置6では、高周波成分抽出部20が、入力画像に対し、高周波成分抽出処理を行うことにより、当該入力画像の高周波成分画像を抽出する。高周波成分画像パッチ集合生成部11が、高周波成分抽出部20で抽出された高周波成分画像から高周波成分画像パッチ集合を得るために、高周波成分画像に対して、高周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、高周波成分画像パッチ集合を生成する。
As shown in FIG. 13, in the noise level estimation apparatus 6, the high frequency
ここで、ノイズレベル推定装置6の高周波成分抽出部20にて行われる処理は、前述したノイズレベル推定装置2の高周波成分抽出部20にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。また、ノイズレベル推定装置6の高周波成分画像パッチ集合生成部11にて行われる処理は、前述したノイズレベル推定装置2の高周波成分画像パッチ集合生成部11にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, since the process performed in the high frequency
また、低周波成分抽出部25が、入力画像に対し、低周波成分抽出処理を行うことにより、当該入力画像の低周波成分画像を抽出する。低周波成分画像パッチ集合生成部16が、低周波成分抽出部25で抽出された低周波成分画像から低周波成分画像パッチ集合を得るために、低周波成分画像に対して、低周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、低周波成分画像パッチ集合を生成する。
Moreover, the low frequency
ここで、低周波成分抽出処理の一具体例として、入力画像に対し、ローパスフィルタをかけることにより、入力画像の低周波成分画像を抽出するようにしても良い。 Here, as a specific example of the low-frequency component extraction process, a low-frequency component image of the input image may be extracted by applying a low-pass filter to the input image.
また、低周波成分抽出処理の他の具体例として、入力画像から、高周波成分抽出部20で抽出された高周波成分画像を減算することによって、入力画像の低周波成分画像を抽出するようにしても良い。
As another specific example of the low frequency component extraction process, the low frequency component image of the input image may be extracted by subtracting the high frequency component image extracted by the high frequency
つまり、本発明で言う「低周波成分抽出処理」は、入力画像の低周波成分画像を抽出するための処理であり、上述した2つの具体例に限定されることがなく、入力画像の低周波成分画像を抽出できる処理であれば、その処理を本発明の「低周波成分抽出処理」とすることができる。 That is, the “low frequency component extraction process” referred to in the present invention is a process for extracting a low frequency component image of an input image, and is not limited to the above two specific examples. Any processing that can extract component images can be referred to as “low frequency component extraction processing” of the present invention.
また、低周波成分画像パッチ集合生成処理は、基本的に、前述した画像パッチ集合生成処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。 The low-frequency component image patch set generation process is basically the same as the above-described image patch set generation process, and thus detailed description thereof is omitted.
ただし、画像パッチ集合生成処理は、入力画像に対して、画素位置をずらしながら、複数の画像パッチを生成する処理であるのに対し、低周波成分画像パッチ集合生成処理は、低周波成分画像に対して、画素位置をずらしながら、複数の低周波成分画像パッチを生成する処理である。 However, the image patch set generation process is a process of generating a plurality of image patches while shifting the pixel position with respect to the input image, whereas the low frequency component image patch set generation process is performed on the low frequency component image. On the other hand, it is a process of generating a plurality of low frequency component image patches while shifting the pixel position.
本発明では、低周波成分画像パッチ集合生成処理により得られた複数の低周波成分画像パッチを一つの集合(即ち、低周波成分画像パッチ集合)とする。 In the present invention, a plurality of low-frequency component image patches obtained by the low-frequency component image patch set generation processing are set as one set (that is, a low-frequency component image patch set).
次に、低周波成分画像パッチ選択部35が、まず、低周波成分画像パッチ集合生成部16で生成された低周波成分画像パッチ集合の中から、所定の画像パッチ選択方法に基づき、複数の低周波成分画像パッチを選択し、次に、選択した複数の低周波成分画像パッチを選択低周波成分画像パッチ集合とする。
Next, the low frequency component image
ここで、ノイズレベル推定装置6の低周波成分画像パッチ選択部35にて行われる処理は、基本的に、前述したノイズレベル推定装置4の画像パッチ選択部30にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing performed by the low-frequency component image
ただし、画像パッチ選択部30にて行われる処理は、画像パッチ集合から選択画像パッチ集合を得るための処理であるのに対し、低周波成分画像パッチ選択部35にて行われる処理は、低周波成分画像パッチ集合から選択低周波成分画像パッチ集合を得るための処理である。
However, the process performed in the image
次に、対応高周波成分画像パッチ抽出部22が、低周波成分画像パッチ選択部35で得られた選択低周波成分画像パッチ集合に属する全ての低周波成分画像パッチに対し、対応高周波成分画像パッチ抽出処理を行うことにより、これら全ての低周波成分画像パッチ(即ち、選択された低周波成分画像パッチ)に対応する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出し、抽出したこれらの対応高周波成分画像パッチを対応高周波成分画像パッチ集合とする。
Next, the corresponding high frequency component image
ここで、対応高周波成分画像パッチ抽出処理とは、選択された低周波成分画像パッチと同じ画素位置を有する高周波成分画像パッチを、選択された低周波成分画像パッチに対応する高周波成分画像パッチ(即ち、対応高周波成分画像パッチ)として抽出する処理である。 Here, the corresponding high-frequency component image patch extraction process refers to a high-frequency component image patch corresponding to the selected low-frequency component image patch (that is, a high-frequency component image patch having the same pixel position as the selected low-frequency component image patch). , Corresponding high frequency component image patch).
そして、ノイズレベル推定部40が、対応高周波成分画像パッチ抽出部22で得られた対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、入力画像のノイズレベルを推定する。
The noise
ここで、ノイズレベル推定装置6のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、基本的に、前述したノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the processing performed in the noise
ただし、ノイズレベル推定装置1のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、画像パッチ集合に対して行われる処理であるのに対し、ノイズレベル推定装置6のノイズレベル推定部40にて行われる処理は、対応高周波成分画像パッチ集合に対して行われる処理である。
However, the processing performed by the noise
つまり、前述したノイズレベル推定部40の第1実施形態(図3参照)及び第2実施形態(図4参照)を、ノイズレベル推定装置6のノイズレベル推定部40に適用することができる。ただし、ノイズレベル推定部40の第1実施形態及び第2実施形態では、画像パッチ集合を入力としているのに対し、ノイズレベル推定装置6のノイズレベル推定部40では、対応高周波成分画像パッチ集合を入力としている。
That is, the first embodiment (see FIG. 3) and the second embodiment (see FIG. 4) of the noise
このようにして、本発明のノイズレベル推定装置6によれば、入力画像から、その画像のノイズレベルを推定することができる。 Thus, according to the noise level estimation apparatus 6 of the present invention, the noise level of the image can be estimated from the input image.
なお、図13に示すように、ノイズレベル推定装置6では、高周波成分画像が高周波成分抽出部20により抽出され、低周波成分画像が低周波成分抽出部25により抽出されるといった実施形態になっているが、高周波成分画像と低周波成分画像を一つの抽出処理部により抽出するようにしても良い。また、ノイズレベル推定装置6では、高周波成分画像パッチ集合が高周波成分画像パッチ集合生成部11により生成され、低周波成分画像パッチ集合が低周波成分画像パッチ集合生成部16により生成されるといった実施形態になっているが、高周波成分画像パッチ集合と低周波成分画像パッチ集合を一つの画像パッチ集合生成部により生成するようにしても良い。
As shown in FIG. 13, the noise level estimation device 6 is an embodiment in which the high frequency component image is extracted by the high frequency
なお、本発明に係るノイズレベル推定装置は、コンピュータシステムを利用し、ソフトウェア(コンピュータプログラム)により実装されることができ、そして、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、GPU(Graphics Processing Unit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアにより実装されることも勿論できる。 The noise level estimation apparatus according to the present invention can be implemented by software (computer program) using a computer system, and can be implemented by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (FPGA). Of course, it can also be implemented by hardware such as Field Programmable Gate Array.
ノイズレベル推定装置 1,2,3,4,5,6
画像パッチ集合生成部 10,12
高周波成分画像パッチ集合生成部 11
低周波成分画像パッチ集合生成部 16
高周波成分抽出部 20
高周波成分画像パッチ抽出部 21
対応高周波成分画像パッチ抽出部 22
低周波成分抽出部 25
画像パッチ選択部 30
低周波成分画像パッチ選択部 35
ノイズレベル推定部 40,41
ノイズレベル推定繰り返し終了判定部 50
閾値変換部 60
指標算出部 310
x微分算出部 311
y微分算出部 312
微分行列生成部 313
最大固有値算出部 314
指標閾値に基づく画像パッチ選択部 320
上位指標に基づく画像パッチ選択部 321
分散共分散行列算出部 410
画像パッチ平均補正部 411
最小固有値算出部 420
最小特異値算出部 421
ノイズ算出部 430,431
Image patch set
High frequency component image patch set
Low frequency component image patch set
High frequency
High frequency component image
Corresponding high frequency component image
Low frequency
Image
Low frequency component
Noise level estimation repetition
x
y
Differential
Maximum
Image
Image
Covariance
Image patch
Minimum
Minimum singular
Noise calculation unit 430,431
Claims (49)
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記ノイズレベル推定部は、
前記画像パッチ集合に基づき、前記画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、
前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、
前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on the image patch set generated by the image patch set generation unit;
With
The noise level estimator is
A variance-covariance matrix calculating unit that calculates a variance-covariance matrix corresponding to the image patch set based on the image patch set;
A minimum eigenvalue calculating unit that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculating unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculator;
A noise level estimation apparatus comprising:
ここで、
は前記画像パッチ集合を表し、
は前記画像におけるi番目の画像パッチを表し、Nは前記画像パッチ集合の要素数を表し、
は平均補正済み画像パッチ集合を表し、
は画像パッチの平均を表し、
は前記分散共分散行列を表し、
前記最小固有値算出部では、最小固有値算出処理を行うことにより、前記分散共分散行列の前記最小固有値
を算出し、
前記ノイズレベル算出部では、
に基づき、ノイズレベル算出処理を行うことにより、前記ノイズレベルを算出し、
ここで、
は前記ノイズレベルを表す請求項1に記載のノイズレベル推定装置。 The variance-covariance matrix calculation unit calculates the variance-covariance matrix by performing a variance-covariance matrix calculation process based on the following formula:
here,
Represents the set of image patches,
Represents the i-th image patch in the image, N represents the number of elements of the image patch set,
Represents the average corrected image patch set,
Represents the average of the image patches,
Represents the variance-covariance matrix,
The minimum eigenvalue calculation unit performs the minimum eigenvalue calculation process, thereby performing the minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix.
To calculate
In the noise level calculation unit,
To calculate the noise level by performing a noise level calculation process,
here,
The noise level estimation apparatus according to claim 1, wherein represents the noise level.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記ノイズレベル推定部は、
前記画像パッチ集合に基づき、平均補正済み画像パッチ集合を生成する、画像パッチ平均補正部と、
前記画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、
前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on the image patch set generated by the image patch set generation unit;
With
The noise level estimator is
An image patch average correction unit that generates an average corrected image patch set based on the image patch set;
A minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected image patch set generated by the image patch average correction unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculator;
A noise level estimation apparatus comprising:
ここで、
は前記平均補正済み画像パッチ集合を表し、
は前記画像パッチ集合を表し、
は前記画像におけるi番目の画像パッチを表し、Nは前記画像パッチ集合の要素数を表し、
は画像パッチの平均を表し、
前記最小特異値算出部が、最小特異値算出処理を行うことにより、前記平均補正済み画像パッチ集合の前記最小特異値
を算出し、
前記ノイズレベル算出部が、
に基づき、ノイズレベル算出処理を行うことにより、前記ノイズレベルを算出し、
ここで、
は前記ノイズレベルを表す請求項3に記載のノイズレベル推定装置。 The image patch average correction unit calculates the average corrected image patch set by performing an average corrected image patch set generation process based on the following equation:
here,
Represents the average corrected image patch set;
Represents the set of image patches,
Represents the i-th image patch in the image, N represents the number of elements of the image patch set,
Represents the average of the image patches,
The minimum singular value calculation unit performs the minimum singular value calculation process, thereby the minimum singular value of the average corrected image patch set.
To calculate
The noise level calculation unit
To calculate the noise level by performing a noise level calculation process,
here,
The noise level estimation apparatus according to claim 3, which represents the noise level.
前記画像から高周波成分画像を抽出する、高周波成分抽出部と、
前記高周波成分抽出部で抽出された高周波成分画像から、高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ集合生成部と、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記ノイズレベル推定部は、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、
前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、
前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
A high frequency component extraction unit for extracting a high frequency component image from the image;
A high-frequency component image patch set generation unit that generates a high-frequency component image patch set from the high-frequency component image extracted by the high-frequency component extraction unit;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on the high-frequency component image patch set;
With
The noise level estimator is
A variance-covariance matrix calculator that calculates a variance-covariance matrix corresponding to the high-frequency component image patch set based on the high-frequency component image patch set;
A minimum eigenvalue calculating unit that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculating unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculator;
A noise level estimation apparatus comprising:
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、高周波成分画像パッチ集合を抽出する、高周波成分画像パッチ抽出部と、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記ノイズレベル推定部は、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、
前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、
前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
A high-frequency component image patch extraction unit that extracts a high-frequency component image patch set from the image patch set generated by the image patch set generation unit;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on the high-frequency component image patch set;
With
The noise level estimator is
A variance-covariance matrix calculator that calculates a variance-covariance matrix corresponding to the high-frequency component image patch set based on the high-frequency component image patch set;
A minimum eigenvalue calculating unit that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculating unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculator;
A noise level estimation apparatus comprising:
前記画像から高周波成分画像を抽出する、高周波成分抽出部と、
前記高周波成分抽出部で抽出された高周波成分画像から、高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ集合生成部と、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記ノイズレベル推定部は、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ平均補正部と、
前記高周波成分画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、
前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
A high frequency component extraction unit for extracting a high frequency component image from the image;
A high-frequency component image patch set generation unit that generates a high-frequency component image patch set from the high-frequency component image extracted by the high-frequency component extraction unit;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on the high-frequency component image patch set;
With
The noise level estimator is
A high frequency component image patch average correction unit that generates an average corrected high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set;
A minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected high frequency component image patch set generated by the high frequency component image patch average correction unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculator;
A noise level estimation apparatus comprising:
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、高周波成分画像パッチ集合を抽出する、高周波成分画像パッチ抽出部と、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記ノイズレベル推定部は、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ平均補正部と、
前記高周波成分画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、
前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備えることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
A high-frequency component image patch extraction unit that extracts a high-frequency component image patch set from the image patch set generated by the image patch set generation unit;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on the high-frequency component image patch set;
With
The noise level estimator is
A high frequency component image patch average correction unit that generates an average corrected high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set;
A minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected high frequency component image patch set generated by the high frequency component image patch average correction unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculator;
A noise level estimation apparatus comprising:
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、
前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記画像パッチ選択部は、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択部と、
を備え、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、
前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、微分行列生成部と、最大固有値算出部とを備え、
前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大固有値算出部が、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標として出力することを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on a set of selected image patches obtained by the image patch selection unit;
With
The image patch selection unit
An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
For all image patches belonging to the set of image patches, an image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index calculated by the index calculation unit and a predetermined threshold. An image patch selection unit based on an index threshold, wherein the selected image patch is a set of selected image patches;
With
In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is When it is larger than a predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is not selected,
The index calculation unit includes an x differentiation calculation unit, a y differentiation calculation unit, a differentiation matrix generation unit, and a maximum eigenvalue calculation unit,
In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculation unit includes the image patch. Is calculated for each image patch,
The differentiation matrix generation unit uses the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, and calculates the differentiation matrix of the image patch for each image patch. To generate
It said maximum eigenvalue calculating unit calculates the maximum eigenvalue of the derivative matrix of the image patch for each image patch, the noise level estimation apparatus and outputs the maximum eigenvalue calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、
前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記画像パッチ選択部は、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、
前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出部で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出部で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択部と、
を備え、
前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、微分行列生成部と、最大固有値算出部とを備え、
前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大固有値算出部が、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標として出力することを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on a set of selected image patches obtained by the image patch selection unit;
With
The image patch selection unit
An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
From the image patch set, the ascending order from the smallest index among the indices calculated by the index calculating unit, or the descending order from the largest index among the indices calculated by the index calculating unit, Selecting an image patch corresponding to a predetermined number of indices, and setting the selected image patch as a selected image patch set;
With
The index calculation unit includes an x differentiation calculation unit, a y differentiation calculation unit, a differentiation matrix generation unit, and a maximum eigenvalue calculation unit,
In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculation unit includes the image patch. Is calculated for each image patch,
The differentiation matrix generation unit uses the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, and calculates the differentiation matrix of the image patch for each image patch. To generate
It said maximum eigenvalue calculating unit calculates the maximum eigenvalue of the derivative matrix of the image patch for each image patch, the noise level estimation apparatus and outputs the maximum eigenvalue calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、
前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記画像パッチ選択部は、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択部と、
を備え、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、
前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、xy微分行列生成部と、最大特異値算出部とを備え、
前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記xy微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大特異値算出部が、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力することを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on a set of selected image patches obtained by the image patch selection unit;
With
The image patch selection unit
An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
For all image patches belonging to the set of image patches, an image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index calculated by the index calculation unit and a predetermined threshold. An image patch selection unit based on an index threshold, wherein the selected image patch is a set of selected image patches;
With
In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is When it is larger than a predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is not selected,
The index calculator includes an x derivative calculator, a y derivative calculator, an xy derivative matrix generator, and a maximum singular value calculator.
In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculation unit includes the image patch. Is calculated for each image patch,
The xy differentiation matrix generation unit uses the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, and converts the xy differentiation matrix of the image patch into an image. Generate for each patch,
The largest singular value calculation unit, wherein the maximum singular value of xy derivative matrix of image patches calculated for each image patch, the noise level estimation apparatus and outputs the maximum singular value calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、
前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記画像パッチ選択部は、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、
前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出部で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出部で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択部と、
を備え、
前記指標算出部は、x微分算出部と、y微分算出部と、xy微分行列生成部と、最大特異値算出部とを備え、
前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記xy微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大特異値算出部が、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力することを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on a set of selected image patches obtained by the image patch selection unit;
With
The image patch selection unit
An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
From the image patch set, the ascending order from the smallest index among the indices calculated by the index calculating unit, or the descending order from the largest index among the indices calculated by the index calculating unit, Selecting an image patch corresponding to a predetermined number of indices, and setting the selected image patch as a selected image patch set;
With
The index calculator includes an x derivative calculator, a y derivative calculator, an xy derivative matrix generator, and a maximum singular value calculator.
In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculation unit includes the image patch. Is calculated for each image patch,
The xy differentiation matrix generation unit uses the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, and converts the xy differentiation matrix of the image patch into an image. Generate for each patch,
The largest singular value calculation unit, wherein the maximum singular value of xy derivative matrix of image patches calculated for each image patch, the noise level estimation apparatus and outputs the maximum singular value calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、
前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記画像パッチ選択部は、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択部と、
を備え、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、
前記指標算出部が、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、次の数式に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標として出力し、
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表すことを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on a set of selected image patches obtained by the image patch selection unit;
With
The image patch selection unit
An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
For all image patches belonging to the set of image patches, an image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index calculated by the index calculation unit and a predetermined threshold. An image patch selection unit based on an index threshold, wherein the selected image patch is a set of selected image patches;
With
In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is When it is larger than a predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is not selected,
The index calculation unit calculates the distribution of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and outputs the calculated distribution of the image patch as an index of the image patch And
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
The noise level estimation apparatus characterized by expressing the pixel value of the kth pixel.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成部と、
前記画像パッチ集合生成部で生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択部と、
前記画像パッチ選択部で得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定部と、
を備え、
前記画像パッチ選択部は、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出部と、
前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出部で算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出部で算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択部と、
を備え、
前記指標算出部が、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、次の数式に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標として出力し、
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表すことを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation unit for generating an image patch set from the image;
An image patch selection unit that selects a plurality of image patches from the image patch set generated by the image patch set generation unit, and sets the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation unit that estimates the noise level based on a set of selected image patches obtained by the image patch selection unit;
With
The image patch selection unit
An index calculation unit that calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
From the image patch set, the ascending order from the smallest index among the indices calculated by the index calculating unit, or the descending order from the largest index among the indices calculated by the index calculating unit, Selecting an image patch corresponding to a predetermined number of indices, and setting the selected image patch as a selected image patch set;
With
The index calculation unit calculates the distribution of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and outputs the calculated distribution of the image patch as an index of the image patch And
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
The noise level estimation apparatus characterized by expressing the pixel value of the kth pixel.
前記選択画像パッチ集合に基づき、前記選択画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、
前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、
前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備える請求項9乃至請求項14の何れかに記載のノイズレベル推定装置。 The noise level estimator is
A variance-covariance matrix calculating unit that calculates a variance-covariance matrix corresponding to the selected image patch set based on the selected image patch set;
A minimum eigenvalue calculating unit that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculating unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculator;
The noise level estimation apparatus according to claim 9, further comprising:
前記選択画像パッチ集合に基づき、平均補正済み選択画像パッチ集合を生成する、選択画像パッチ平均補正部と、
前記選択画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み選択画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、
前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備える請求項9乃至請求項14の何れかに記載のノイズレベル推定装置。 The noise level estimator is
A selected image patch average correction unit that generates an average corrected selected image patch set based on the selected image patch set;
A minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected selection image patch set generated by the selected image patch average correction unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculator;
The noise level estimation apparatus according to claim 9, further comprising:
画像パッチ集合生成部と、指標算出部と、指標閾値に基づく画像パッチ選択部と、ノイズレベル推定部と、閾値変換部と、ノイズレベル推定繰り返し終了判定部とを備え、
前記画像パッチ集合生成部は、前記画像から画像パッチ集合を生成し、
前記指標算出部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出し、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択部は、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出部で算出された指標、及び、前記閾値変換部からの閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とし、
前記ノイズレベル推定部は、前記画像パッチ集合又は前記選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定し、推定したノイズレベルを前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部に出力し、
前記閾値変換部は、前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部からの前記ノイズレベルを前記閾値に変換し、変換した閾値を前記指標閾値に基づく画像パッチ選択部に出力し、
前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部は、所定の判定条件に基づき、ノイズレベル推定繰り返し終了を判定し、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定しない場合に、前記ノイズレベル推定部からの前記ノイズレベルを前記閾値変換部に出力し、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定した場合に、前記ノイズレベル推定部からの前記ノイズレベルを、前記ノイズレベル推定装置が推定したノイズレベルとすることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device that estimates a noise level of an image by repeating noise level estimation from a single image including noise,
An image patch set generation unit, an index calculation unit, an image patch selection unit based on an index threshold, a noise level estimation unit, a threshold conversion unit, and a noise level estimation repetition end determination unit,
The image patch set generation unit generates an image patch set from the image,
The index calculation unit calculates an index of an image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set,
The image patch selection unit based on the index threshold is set to the index threshold based on the index calculated by the index calculation unit and the threshold from the threshold conversion unit for all image patches belonging to the image patch set. The image patch selection process is performed to select an image patch, and the selected image patch is set as a selected image patch set.
The noise level estimation unit estimates the noise level based on the image patch set or the selected image patch set, and outputs the estimated noise level to the noise level estimation repetition end determination unit,
The threshold conversion unit converts the noise level from the noise level estimation repetition end determination unit to the threshold, and outputs the converted threshold to the image patch selection unit based on the index threshold,
The noise level estimation repetition end determination unit determines the noise level estimation repetition end based on a predetermined determination condition, and determines that the noise level from the noise level estimation unit is not the threshold value when the noise level estimation repetition end is not determined A noise level estimation device that outputs to the conversion unit and determines that the noise level from the noise level estimation unit is the noise level estimated by the noise level estimation device when it is determined that the repetition of noise level estimation has been completed. .
前記第1の判定条件は、k>0(ただし、kはノイズレベル推定処理の繰り返し回数である。)であり、
前記第2の判定条件は、
である(ただし、
は前記ノイズレベル推定部により推定されたノイズレベルである。)。
前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定部では、前記第1の判定条件及び前記第2の判定条件を満たした場合に、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定する請求項17に記載のノイズレベル推定装置。 The predetermined determination conditions are a first determination condition and a second determination condition,
The first determination condition is k> 0 (where k is the number of repetitions of the noise level estimation process),
The second determination condition is:
(However,
Is a noise level estimated by the noise level estimation unit. ).
The noise level estimation apparatus according to claim 17, wherein the noise level estimation repetition end determination unit determines that the noise level estimation repetition ends when the first determination condition and the second determination condition are satisfied.
前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大固有値算出部が、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標として出力する請求項17又は請求項18に記載のノイズレベル推定装置。 The index calculation unit includes an x differentiation calculation unit, a y differentiation calculation unit, a differentiation matrix generation unit, and a maximum eigenvalue calculation unit,
In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculation unit includes the image patch. Is calculated for each image patch,
The differentiation matrix generation unit uses the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, and calculates the differentiation matrix of the image patch for each image patch. To generate
The noise level estimation device according to claim 17 or 18, wherein the maximum eigenvalue calculation unit calculates a maximum eigenvalue of the differentiation matrix of the image patch for each image patch, and outputs the calculated maximum eigenvalue as an index of the image patch. .
前記指標算出部では、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出部が、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出部が、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記xy微分行列生成部が、前記x微分算出部で算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出部で算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大特異値算出部が、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標として出力する請求項17又は請求項18に記載のノイズレベル推定装置。 The index calculator includes an x derivative calculator, a y derivative calculator, an xy derivative matrix generator, and a maximum singular value calculator.
In the index calculation unit, for all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculation unit calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculation unit includes the image patch. Is calculated for each image patch,
The xy differentiation matrix generation unit uses the x differentiation of the image patch calculated by the x differentiation calculation unit and the y differentiation of the image patch calculated by the y differentiation calculation unit, and converts the xy differentiation matrix of the image patch into an image. Generate for each patch,
The said maximum singular value calculation part calculates the maximum singular value of the xy differentiation matrix of the said image patch for every image patch, and outputs the calculated maximum singular value as a parameter | index of an image patch. Noise level estimation device.
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表す請求項17又は請求項18に記載のノイズレベル推定装置。 The index calculation unit calculates the distribution of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and outputs the calculated distribution of the image patch as an index of the image patch And
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
The noise level estimation apparatus according to claim 17 or 18, which represents a pixel value of a kth pixel.
高周波成分抽出部と、高周波成分画像パッチ集合生成部と、低周波成分抽出部と、低周波成分画像パッチ集合生成部と、低周波成分画像パッチ選択部と、対応高周波成分画像パッチ抽出部と、ノイズレベル推定部とを備え、
前記高周波成分抽出部が、前記画像に対し、高周波成分抽出処理を行うことにより、前記画像の高周波成分画像を抽出し、
前記高周波成分画像パッチ集合生成部が、前記高周波成分画像に対して、高周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、高周波成分画像パッチ集合を生成し、
前記低周波成分抽出部が、前記画像に対し、低周波成分抽出処理を行うことにより、前記画像の低周波成分画像を抽出し、
前記低周波成分画像パッチ集合生成部が、前記低周波成分画像に対して、低周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、低周波成分画像パッチ集合を生成し、
前記低周波成分画像パッチ選択部が、前記低周波成分画像パッチ集合の中から、所定の画像パッチ選択方法に基づき、複数の低周波成分画像パッチを選択し、選択した複数の低周波成分画像パッチを選択低周波成分画像パッチ集合とし、
前記対応高周波成分画像パッチ抽出部が、前記選択低周波成分画像パッチ集合に属する全ての低周波成分画像パッチに対し、対応高周波成分画像パッチ抽出処理を行うことにより、これら全ての低周波成分画像パッチに対応する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出し、抽出したこれらの対応高周波成分画像パッチを対応高周波成分画像パッチ集合とし、
前記ノイズレベル推定部が、前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定し、
前記対応高周波成分画像パッチ抽出処理は、低周波成分画像パッチと同じ画素位置を有する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出する処理であることを特徴とするノイズレベル推定装置。 A noise level estimation device for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
A high frequency component extraction unit, a high frequency component image patch set generation unit, a low frequency component extraction unit, a low frequency component image patch set generation unit, a low frequency component image patch selection unit, a corresponding high frequency component image patch extraction unit, A noise level estimation unit,
The high frequency component extraction unit extracts a high frequency component image of the image by performing high frequency component extraction processing on the image,
The high-frequency component image patch set generation unit generates a high-frequency component image patch set by performing high-frequency component image patch set generation processing on the high-frequency component image,
The low frequency component extraction unit extracts a low frequency component image of the image by performing a low frequency component extraction process on the image,
The low frequency component image patch set generation unit generates a low frequency component image patch set by performing a low frequency component image patch set generation process on the low frequency component image,
The low frequency component image patch selection unit selects a plurality of low frequency component image patches from the set of low frequency component image patches based on a predetermined image patch selection method, and selects the plurality of selected low frequency component image patches. As a set of selected low-frequency component image patches,
The corresponding high-frequency component image patch extraction unit performs corresponding high-frequency component image patch extraction processing on all the low-frequency component image patches belonging to the selected low-frequency component image patch set, so that all these low-frequency component image patches Are extracted as corresponding high frequency component image patches, and these corresponding high frequency component image patches are extracted as corresponding high frequency component image patch sets,
The noise level estimation unit estimates the noise level based on the corresponding high-frequency component image patch set,
The corresponding high frequency component image patch extraction process is a process for extracting a high frequency component image patch having the same pixel position as that of the low frequency component image patch as a corresponding high frequency component image patch.
前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記対応高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出部と、
前記分散共分散行列算出部で算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出部と、
前記最小固有値算出部で算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備える請求項22に記載のノイズレベル推定装置。 The noise level estimator is
A variance-covariance matrix calculating unit that calculates a variance-covariance matrix corresponding to the corresponding high-frequency component image patch set based on the corresponding high-frequency component image patch set;
A minimum eigenvalue calculating unit that calculates a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated by the variance-covariance matrix calculating unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum eigenvalue calculated by the minimum eigenvalue calculator;
The noise level estimation apparatus according to claim 22.
前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み対応高周波成分画像パッチ集合を生成する、対応高周波成分画像パッチ平均補正部と、
前記対応高周波成分画像パッチ平均補正部で生成された平均補正済み対応高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出部と、
前記最小特異値算出部で算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出部と、
を備える請求項22に記載のノイズレベル推定装置。 The noise level estimator is
Based on the corresponding high frequency component image patch set, a corresponding high frequency component image patch average correction unit that generates an average corrected corresponding high frequency component image patch set;
A minimum singular value calculation unit that calculates a minimum singular value of the average corrected corresponding high frequency component image patch set generated by the corresponding high frequency component image patch average correction unit;
A noise level calculator that calculates the noise level based on the minimum singular value calculated by the minimum singular value calculator;
The noise level estimation apparatus according to claim 22.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記ノイズレベル推定ステップは、
前記画像パッチ集合に基づき、前記画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出ステップと、
前記分散共分散行列算出ステップで算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出ステップと、
前記最小固有値算出ステップで算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有することを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the image patch set generated in the image patch set generation step;
Have
The noise level estimating step includes:
A variance-covariance matrix calculating step for calculating a variance-covariance matrix corresponding to the image patch set based on the image patch set;
A minimum eigenvalue calculating step of calculating a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated in the variance-covariance matrix calculating step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum eigenvalue calculated in the minimum eigenvalue calculating step;
A noise level estimation method characterized by comprising:
ここで、
は前記画像パッチ集合を表し、
は前記画像におけるi番目の画像パッチを表し、Nは前記画像パッチ集合の要素数を表し、
は平均補正済み画像パッチ集合を表し、
は画像パッチの平均を表し、
は前記分散共分散行列を表し、
前記最小固有値算出ステップでは、最小固有値算出処理を行うことにより、前記分散共分散行列の前記最小固有値
を算出し、
前記ノイズレベル算出ステップでは、
に基づき、ノイズレベル算出処理を行うことにより、前記ノイズレベルを算出し、
ここで、
は前記ノイズレベルを表す請求項25に記載のノイズレベル推定方法。 In the variance-covariance matrix calculation step, the variance-covariance matrix calculation process is performed based on the following formula to calculate the variance-covariance matrix,
here,
Represents the set of image patches,
Represents the i-th image patch in the image, N represents the number of elements of the image patch set,
Represents the average corrected image patch set,
Represents the average of the image patches,
Represents the variance-covariance matrix,
In the minimum eigenvalue calculation step, the minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix is obtained by performing a minimum eigenvalue calculation process.
To calculate
In the noise level calculation step,
To calculate the noise level by performing a noise level calculation process,
here,
The noise level estimation method according to claim 25, wherein represents the noise level.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記ノイズレベル推定ステップは、
前記画像パッチ集合に基づき、平均補正済み画像パッチ集合を生成する、画像パッチ平均補正ステップと、
前記画像パッチ平均補正ステップで生成された平均補正済み画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出ステップと、
前記最小特異値算出ステップで算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有することを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the image patch set generated in the image patch set generation step;
Have
The noise level estimating step includes:
An image patch average correction step for generating an average corrected image patch set based on the image patch set;
A minimum singular value calculation step of calculating a minimum singular value of the average corrected image patch set generated in the image patch average correction step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum singular value calculated in the minimum singular value calculating step;
A noise level estimation method characterized by comprising:
ここで、
は前記平均補正済み画像パッチ集合を表し、
は前記画像パッチ集合を表し、
は前記画像におけるi番目の画像パッチを表し、Nは前記画像パッチ集合の要素数を表し、
は画像パッチの平均を表し、
前記最小特異値算出ステップが、最小特異値算出処理を行うことにより、前記平均補正済み画像パッチ集合の前記最小特異値
を算出し、
前記ノイズレベル算出ステップが、
に基づき、ノイズレベル算出処理を行うことにより、前記ノイズレベルを算出し、
ここで、
は前記ノイズレベルを表す請求項27に記載のノイズレベル推定方法。 In the image patch average correction step, the average corrected image patch set generation processing is performed based on the following formula to calculate the average corrected image patch set,
here,
Represents the average corrected image patch set;
Represents the set of image patches,
Represents the i-th image patch in the image, N represents the number of elements of the image patch set,
Represents the average of the image patches,
The minimum singular value calculation step performs a minimum singular value calculation process, thereby the minimum singular value of the average corrected image patch set.
To calculate
The noise level calculation step includes:
To calculate the noise level by performing a noise level calculation process,
here,
28. The noise level estimation method according to claim 27, which represents the noise level.
前記画像から高周波成分画像を抽出する、高周波成分抽出ステップと、
前記高周波成分抽出ステップで抽出された高周波成分画像から、高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ集合生成ステップと、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記ノイズレベル推定ステップは、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出ステップと、
前記分散共分散行列算出ステップで算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出ステップと、
前記最小固有値算出ステップで算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有することを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
A high frequency component extraction step for extracting a high frequency component image from the image;
A high frequency component image patch set generation step for generating a high frequency component image patch set from the high frequency component image extracted in the high frequency component extraction step;
A noise level estimating step for estimating the noise level based on the set of high-frequency component image patches;
Have
The noise level estimating step includes:
A variance covariance matrix calculating step for calculating a variance covariance matrix corresponding to the high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set;
A minimum eigenvalue calculating step of calculating a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated in the variance-covariance matrix calculating step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum eigenvalue calculated in the minimum eigenvalue calculating step;
A noise level estimation method characterized by comprising :
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、高周波成分画像パッチ集合を抽出する、高周波成分画像パッチ抽出ステップと、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記ノイズレベル推定ステップは、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出ステップと、
前記分散共分散行列算出ステップで算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出ステップと、
前記最小固有値算出ステップで算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有することを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
A high-frequency component image patch extraction step for extracting a high-frequency component image patch set from the image patch set generated in the image patch set generation step;
A noise level estimating step for estimating the noise level based on the set of high-frequency component image patches;
Have
The noise level estimating step includes:
A variance covariance matrix calculating step for calculating a variance covariance matrix corresponding to the high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set;
A minimum eigenvalue calculating step of calculating a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated in the variance-covariance matrix calculating step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum eigenvalue calculated in the minimum eigenvalue calculating step;
A noise level estimation method characterized by comprising :
前記画像から高周波成分画像を抽出する、高周波成分抽出ステップと、
前記高周波成分抽出ステップで抽出された高周波成分画像から、高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ集合生成ステップと、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記ノイズレベル推定ステップは、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ平均補正ステップと、
前記高周波成分画像パッチ平均補正ステップで生成された平均補正済み高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出ステップと、
前記最小特異値算出ステップで算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有することを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
A high frequency component extraction step for extracting a high frequency component image from the image;
A high frequency component image patch set generation step for generating a high frequency component image patch set from the high frequency component image extracted in the high frequency component extraction step;
A noise level estimating step for estimating the noise level based on the set of high-frequency component image patches;
Have
The noise level estimating step includes:
A high frequency component image patch average correction step for generating an average corrected high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set;
A minimum singular value calculation step of calculating a minimum singular value of the average corrected high frequency component image patch set generated in the high frequency component image patch average correction step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum singular value calculated in the minimum singular value calculating step;
A noise level estimation method characterized by comprising :
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、高周波成分画像パッチ集合を抽出する、高周波成分画像パッチ抽出ステップと、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記ノイズレベル推定ステップは、
前記高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み高周波成分画像パッチ集合を生成する、高周波成分画像パッチ平均補正ステップと、
前記高周波成分画像パッチ平均補正ステップで生成された平均補正済み高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出ステップと、
前記最小特異値算出ステップで算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有することを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
A high-frequency component image patch extraction step for extracting a high-frequency component image patch set from the image patch set generated in the image patch set generation step;
A noise level estimating step for estimating the noise level based on the set of high-frequency component image patches;
Have
The noise level estimating step includes:
A high frequency component image patch average correction step for generating an average corrected high frequency component image patch set based on the high frequency component image patch set;
A minimum singular value calculation step of calculating a minimum singular value of the average corrected high frequency component image patch set generated in the high frequency component image patch average correction step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum singular value calculated in the minimum singular value calculating step;
A noise level estimation method characterized by comprising :
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択ステップと、
前記画像パッチ選択ステップで得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記画像パッチ選択ステップは、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出ステップと、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出ステップで算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択ステップと、
を有し、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、
前記指標算出ステップは、x微分算出ステップと、y微分算出ステップと、微分行列生成ステップと、最大固有値算出ステップとを有し、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出ステップが、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出ステップが、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記微分行列生成ステップが、前記x微分算出ステップで算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出ステップで算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大固有値算出ステップが、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標とすることを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
An image patch selection step of selecting a plurality of image patches from the image patch set generated in the image patch set generation step, and setting the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained in the image patch selection step;
Have
The image patch selection step includes:
An index calculation step of calculating an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
For all image patches belonging to the set of image patches, an image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index calculated in the index calculation step and a predetermined threshold. An image patch selection step based on an index threshold, wherein the selected image patch is a selected image patch set;
Have
In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is When it is larger than a predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is not selected,
The index calculation step includes an x differentiation calculation step, a y differentiation calculation step, a differentiation matrix generation step, and a maximum eigenvalue calculation step,
For all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculating step calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculating step calculates the y derivative of the image patch to the image patch. Calculated for each
The differentiation matrix generation step uses the x differentiation of the image patch calculated in the x differentiation calculation step and the y differentiation of the image patch calculated in the y differentiation calculation step, and calculates the differentiation matrix of the image patch for each image patch. To generate
Noise level estimation method the maximum eigenvalue calculating step calculates the maximum eigenvalue of the derivative matrix of the image patch for each image patch, characterized in that the maximum eigenvalue calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択ステップと、
前記画像パッチ選択ステップで得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記画像パッチ選択ステップは、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出ステップと、
前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出ステップで算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出ステップで算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択ステップと、
を有し、
前記指標算出ステップは、x微分算出ステップと、y微分算出ステップと、微分行列生成ステップと、最大固有値算出ステップとを有し、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出ステップが、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出ステップが、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記微分行列生成ステップが、前記x微分算出ステップで算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出ステップで算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大固有値算出ステップが、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標とすることを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
An image patch selection step of selecting a plurality of image patches from the image patch set generated in the image patch set generation step, and setting the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained in the image patch selection step;
Have
The image patch selection step includes:
An index calculation step of calculating an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
From the image patch set, the ascending order from the smallest index among the indices calculated in the index calculating step, or the descending order from the largest index among the indices calculated in the index calculating step, Selecting an image patch corresponding to a predetermined number of indices, and setting the selected image patch as a selected image patch set, an image patch selection step based on a higher index;
Have
The index calculation step includes an x differentiation calculation step, a y differentiation calculation step, a differentiation matrix generation step, and a maximum eigenvalue calculation step,
For all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculating step calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculating step calculates the y derivative of the image patch to the image patch. Calculated for each
The differentiation matrix generation step uses the x differentiation of the image patch calculated in the x differentiation calculation step and the y differentiation of the image patch calculated in the y differentiation calculation step, and calculates the differentiation matrix of the image patch for each image patch. To generate
Noise level estimation method the maximum eigenvalue calculating step calculates the maximum eigenvalue of the derivative matrix of the image patch for each image patch, characterized in that the maximum eigenvalue calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択ステップと、
前記画像パッチ選択ステップで得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記画像パッチ選択ステップは、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出ステップと、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出ステップで算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択ステップと、
を有し、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、
前記指標算出ステップは、x微分算出ステップと、y微分算出ステップと、xy微分行列生成ステップと、最大特異値算出ステップとを有し、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出ステップが、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出ステップが、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記xy微分行列生成ステップが、前記x微分算出ステップで算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出ステップで算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大特異値算出ステップが、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標とすることを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
An image patch selection step of selecting a plurality of image patches from the image patch set generated in the image patch set generation step, and setting the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained in the image patch selection step;
Have
The image patch selection step includes:
An index calculation step of calculating an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
For all image patches belonging to the set of image patches, an image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index calculated in the index calculation step and a predetermined threshold. An image patch selection step based on an index threshold, wherein the selected image patch is a selected image patch set;
Have
In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is When it is larger than a predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is not selected,
The index calculation step includes an x differentiation calculation step, a y differentiation calculation step, an xy differentiation matrix generation step, and a maximum singular value calculation step.
For all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculating step calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculating step calculates the y derivative of the image patch to the image patch. Calculated for each
The xy differentiation matrix generation step uses the x differentiation of the image patch calculated in the x differentiation calculation step and the y differentiation of the image patch calculated in the y differentiation calculation step, and converts the xy differentiation matrix of the image patch into an image. Generate for each patch,
The largest singular value calculating step, wherein the maximum singular value of xy derivative matrix of image patches calculated for each image patch, the noise level estimation method, characterized by a maximum singular value calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択ステップと、
前記画像パッチ選択ステップで得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記画像パッチ選択ステップは、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出ステップと、
前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出ステップで算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出ステップで算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択ステップと、
を有し、
前記指標算出ステップは、x微分算出ステップと、y微分算出ステップと、xy微分行列生成ステップと、最大特異値算出ステップとを有し、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出ステップが、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出ステップが、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記xy微分行列生成ステップが、前記x微分算出ステップで算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出ステップで算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大特異値算出ステップが、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標とすることを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
An image patch selection step of selecting a plurality of image patches from the image patch set generated in the image patch set generation step, and setting the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained in the image patch selection step;
Have
The image patch selection step includes:
An index calculation step of calculating an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
From the image patch set, the ascending order from the smallest index among the indices calculated in the index calculating step, or the descending order from the largest index among the indices calculated in the index calculating step, Selecting an image patch corresponding to a predetermined number of indices, and setting the selected image patch as a selected image patch set, an image patch selection step based on a higher index;
Have
The index calculation step includes an x differentiation calculation step, a y differentiation calculation step, an xy differentiation matrix generation step, and a maximum singular value calculation step.
For all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculating step calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculating step calculates the y derivative of the image patch to the image patch. Calculated for each
The xy differentiation matrix generation step uses the x differentiation of the image patch calculated in the x differentiation calculation step and the y differentiation of the image patch calculated in the y differentiation calculation step, and converts the xy differentiation matrix of the image patch into an image. Generate for each patch,
The largest singular value calculating step, wherein the maximum singular value of xy derivative matrix of image patches calculated for each image patch, the noise level estimation method, characterized by a maximum singular value calculated as an index of the image patch.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択ステップと、
前記画像パッチ選択ステップで得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記画像パッチ選択ステップは、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出ステップと、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出ステップで算出された指標及び所定の閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、指標閾値に基づく画像パッチ選択ステップと、
を有し、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択処理では、前記指標と前記所定の閾値を比較し、前記指標が前記所定の閾値以下である場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択し、前記指標が前記所定の閾値より大きい場合に、前記指標に対応する画像パッチを選択しないようにしており、
前記指標算出ステップが、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、次の数式に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標とし、
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表すことを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
An image patch selection step of selecting a plurality of image patches from the image patch set generated in the image patch set generation step, and setting the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained in the image patch selection step;
Have
The image patch selection step includes:
An index calculation step of calculating an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
For all image patches belonging to the set of image patches, an image patch is selected and selected by performing an image patch selection process based on the index threshold based on the index calculated in the index calculation step and a predetermined threshold. An image patch selection step based on an index threshold, wherein the selected image patch is a selected image patch set;
Have
In the image patch selection process based on the index threshold, the index is compared with the predetermined threshold, and when the index is equal to or less than the predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is selected, and the index is When it is larger than a predetermined threshold, an image patch corresponding to the index is not selected,
The index calculation step calculates the variance of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and uses the calculated variance of the image patch as an index of the image patch:
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
A noise level estimation method characterized by representing a pixel value of a kth pixel.
前記画像から画像パッチ集合を生成する、画像パッチ集合生成ステップと、
前記画像パッチ集合生成ステップで生成された画像パッチ集合から、複数の画像パッチを選択し、選択した複数の画像パッチを選択画像パッチ集合とする、画像パッチ選択ステップと、
前記画像パッチ選択ステップで得られた選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定する、ノイズレベル推定ステップと、
を有し、
前記画像パッチ選択ステップは、
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出する、指標算出ステップと、
前記画像パッチ集合の中から、前記指標算出ステップで算出された指標の中で一番小さい指標から昇順に、又は、前記指標算出ステップで算出された指標の中で一番大きい指標から降順に、所定個数の指標に対応する画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とする、上位指標に基づく画像パッチ選択ステップと、
を有し、
前記指標算出ステップが、画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、次の数式に基づき、画像パッチの分散を画像パッチ毎に算出し、算出した画像パッチの分散を画像パッチの指標とし、
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表すことを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
An image patch set generation step for generating an image patch set from the image;
An image patch selection step of selecting a plurality of image patches from the image patch set generated in the image patch set generation step, and setting the selected plurality of image patches as a selected image patch set;
A noise level estimation step for estimating the noise level based on the selected image patch set obtained in the image patch selection step;
Have
The image patch selection step includes:
An index calculation step of calculating an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set;
From the image patch set, the ascending order from the smallest index among the indices calculated in the index calculating step, or the descending order from the largest index among the indices calculated in the index calculating step, Selecting an image patch corresponding to a predetermined number of indices, and setting the selected image patch as a selected image patch set, an image patch selection step based on a higher index;
Have
The index calculation step calculates the variance of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and uses the calculated variance of the image patch as an index of the image patch:
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
A noise level estimation method characterized by representing a pixel value of a kth pixel.
前記選択画像パッチ集合に基づき、前記選択画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出ステップと、
前記分散共分散行列算出ステップで算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出ステップと、
前記最小固有値算出ステップで算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有する請求項33乃至請求項38の何れかに記載のノイズレベル推定方法。 The noise level estimating step includes:
A variance-covariance matrix calculating step for calculating a variance-covariance matrix corresponding to the selected image patch set based on the selected image patch set;
A minimum eigenvalue calculating step of calculating a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated in the variance-covariance matrix calculating step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum eigenvalue calculated in the minimum eigenvalue calculating step;
The noise level estimation method according to any one of claims 33 to 38.
前記選択画像パッチ集合に基づき、平均補正済み選択画像パッチ集合を生成する、選択画像パッチ平均補正ステップと、
前記選択画像パッチ平均補正ステップで生成された平均補正済み選択画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出ステップと、
前記最小特異値算出ステップで算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有する請求項33乃至請求項38の何れかに記載のノイズレベル推定方法。 The noise level estimating step includes:
A selected image patch average correction step for generating an average corrected selected image patch set based on the selected image patch set;
A minimum singular value calculation step of calculating a minimum singular value of the average corrected selected image patch set generated in the selected image patch average correction step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum singular value calculated in the minimum singular value calculating step;
The noise level estimation method according to any one of claims 33 to 38.
画像パッチ集合生成ステップと、指標算出ステップと、指標閾値に基づく画像パッチ選択ステップと、ノイズレベル推定ステップと、閾値変換ステップと、ノイズレベル推定繰り返し終了判定ステップとを有し、
前記画像パッチ集合生成ステップは、前記画像から画像パッチ集合を生成し、
前記指標算出ステップは、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、所定の指標算出方法に基づき、画像パッチの指標を算出し、
前記指標閾値に基づく画像パッチ選択ステップは、前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記指標算出ステップで算出された指標、及び、前記閾値変換ステップで変換された閾値に基づき、指標閾値に基づく画像パッチ選択処理を行うことにより、画像パッチを選択し、選択した画像パッチを選択画像パッチ集合とし、
前記ノイズレベル推定ステップは、前記画像パッチ集合又は前記選択画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定し、
前記閾値変換ステップは、前記ノイズレベル推定ステップで推定された前記ノイズレベルを前記閾値に変換し、
前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定ステップは、所定の判定条件に基づき、ノイズレベル推定繰り返し終了を判定し、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定した場合に、前記ノイズレベル推定ステップで推定された前記ノイズレベルを、前記ノイズレベル推定方法により推定されたノイズレベルとすることを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image by repeating noise level estimation from a single image including noise,
An image patch set generation step, an index calculation step, an image patch selection step based on an index threshold, a noise level estimation step, a threshold conversion step, and a noise level estimation repetition end determination step,
The image patch set generation step generates an image patch set from the image,
The index calculating step calculates an index of the image patch based on a predetermined index calculation method for all image patches belonging to the image patch set,
The image patch selection step based on the index threshold is based on the index calculated in the index calculation step and the threshold converted in the threshold conversion step for all image patches belonging to the image patch set. By performing image patch selection processing based on a threshold, an image patch is selected, and the selected image patch is set as a selected image patch set.
The noise level estimation step estimates the noise level based on the image patch set or the selected image patch set,
The threshold conversion step converts the noise level estimated in the noise level estimation step into the threshold,
The noise level estimation repetition end determination step determines the noise level estimation repetition end based on a predetermined determination condition, and determines that the noise level estimated in the noise level estimation step is the end when the noise level estimation repetition end is determined. A noise level estimation method, wherein the noise level is estimated by the noise level estimation method.
前記第1の判定条件は、k>0(ただし、kはノイズレベル推定処理の繰り返し回数である。)であり、
前記第2の判定条件は、
である(ただし、
は前記ノイズレベル推定ステップで推定されたノイズレベルである。)。
前記ノイズレベル推定繰り返し終了判定ステップでは、前記第1の判定条件及び前記第2の判定条件を満たした場合に、ノイズレベル推定繰り返し終了と判定する請求項41に記載のノイズレベル推定方法。 The predetermined determination conditions are a first determination condition and a second determination condition,
The first determination condition is k> 0 (where k is the number of repetitions of the noise level estimation process),
The second determination condition is:
(However,
Is the noise level estimated in the noise level estimation step. ).
42. The noise level estimation method according to claim 41, wherein, in the noise level estimation repetition end determination step, it is determined that the noise level estimation repetition end is completed when the first determination condition and the second determination condition are satisfied.
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出ステップが、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出ステップが、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記微分行列生成ステップが、前記x微分算出ステップで算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出ステップで算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチの微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大固有値算出ステップが、前記画像パッチの微分行列の最大固有値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大固有値を画像パッチの指標とする請求項41又は請求項42に記載のノイズレベル推定方法。 The index calculation step includes an x differentiation calculation step, a y differentiation calculation step, a differentiation matrix generation step, and a maximum eigenvalue calculation step,
For all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculating step calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculating step calculates the y derivative of the image patch to the image patch. Calculated for each
The differentiation matrix generation step uses the x differentiation of the image patch calculated in the x differentiation calculation step and the y differentiation of the image patch calculated in the y differentiation calculation step, and calculates the differentiation matrix of the image patch for each image patch. To generate
43. The noise level estimation method according to claim 41 or claim 42, wherein the maximum eigenvalue calculating step calculates a maximum eigenvalue of the differentiation matrix of the image patch for each image patch, and uses the calculated maximum eigenvalue as an index of the image patch.
前記画像パッチ集合に属する全ての画像パッチに対して、前記x微分算出ステップが、画像パッチのx微分を画像パッチ毎に算出するとともに、前記y微分算出ステップが、画像パッチのy微分を画像パッチ毎に算出し、
前記xy微分行列生成ステップが、前記x微分算出ステップで算出された画像パッチのx微分、及び、前記y微分算出ステップで算出された画像パッチのy微分を用い、画像パッチのxy微分行列を画像パッチ毎に生成し、
前記最大特異値算出ステップが、前記画像パッチのxy微分行列の最大特異値を画像パッチ毎に算出し、算出した最大特異値を画像パッチの指標とする請求項41又は請求項42に記載のノイズレベル推定方法。 The index calculation step includes an x differentiation calculation step, a y differentiation calculation step, an xy differentiation matrix generation step, and a maximum singular value calculation step.
For all image patches belonging to the image patch set, the x derivative calculating step calculates the x derivative of the image patch for each image patch, and the y derivative calculating step calculates the y derivative of the image patch to the image patch. Calculated for each
The xy differentiation matrix generation step uses the x differentiation of the image patch calculated in the x differentiation calculation step and the y differentiation of the image patch calculated in the y differentiation calculation step, and converts the xy differentiation matrix of the image patch into an image. Generate for each patch,
43. The noise according to claim 41 or claim 42, wherein the maximum singular value calculation step calculates a maximum singular value of an xy differentiation matrix of the image patch for each image patch, and uses the calculated maximum singular value as an index of the image patch. Level estimation method.
ただし、
は画像パッチ
の分散を表し、Mは画像パッチ
の画素数を表し、
は画像パッチ
のk番目の画素の画素値を表す請求項41又は請求項42に記載のノイズレベル推定方法。 The index calculation step calculates the variance of the image patch for each image patch based on the following formula for all image patches belonging to the image patch set, and uses the calculated variance of the image patch as an index of the image patch:
However,
Is an image patch
Where M is the image patch
Represents the number of pixels of
Is an image patch
43. The noise level estimation method according to claim 41 or claim 42, which represents a pixel value of a kth pixel.
高周波成分抽出ステップと、高周波成分画像パッチ集合生成ステップと、低周波成分抽出ステップと、低周波成分画像パッチ集合生成ステップと、低周波成分画像パッチ選択ステップと、対応高周波成分画像パッチ抽出ステップと、ノイズレベル推定ステップとを有し、
前記高周波成分抽出ステップが、前記画像に対し、高周波成分抽出処理を行うことにより、前記画像の高周波成分画像を抽出し、
前記高周波成分画像パッチ集合生成ステップが、前記高周波成分画像に対して、高周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、高周波成分画像パッチ集合を生成し、
前記低周波成分抽出ステップが、前記画像に対し、低周波成分抽出処理を行うことにより、前記画像の低周波成分画像を抽出し、
前記低周波成分画像パッチ集合生成ステップが、前記低周波成分画像に対して、低周波成分画像パッチ集合生成処理を行うことにより、低周波成分画像パッチ集合を生成し、
前記低周波成分画像パッチ選択ステップが、前記低周波成分画像パッチ集合の中から、所定の画像パッチ選択方法に基づき、複数の低周波成分画像パッチを選択し、選択した複数の低周波成分画像パッチを選択低周波成分画像パッチ集合とし、
前記対応高周波成分画像パッチ抽出ステップが、前記選択低周波成分画像パッチ集合に属する全ての低周波成分画像パッチに対し、対応高周波成分画像パッチ抽出処理を行うことにより、これら全ての低周波成分画像パッチに対応する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出し、抽出したこれらの対応高周波成分画像パッチを対応高周波成分画像パッチ集合とし、
前記ノイズレベル推定ステップが、前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記ノイズレベルを推定し、
前記対応高周波成分画像パッチ抽出処理は、低周波成分画像パッチと同じ画素位置を有する高周波成分画像パッチを、対応高周波成分画像パッチとして抽出する処理であることを特徴とするノイズレベル推定方法。 A noise level estimation method for estimating a noise level of an image including noise from a single image,
A high frequency component extraction step, a high frequency component image patch set generation step, a low frequency component extraction step, a low frequency component image patch set generation step, a low frequency component image patch selection step, a corresponding high frequency component image patch extraction step, A noise level estimation step,
The high frequency component extraction step extracts a high frequency component image of the image by performing high frequency component extraction processing on the image,
The high-frequency component image patch set generation step generates a high-frequency component image patch set by performing high-frequency component image patch set generation processing on the high-frequency component image,
The low frequency component extraction step extracts a low frequency component image of the image by performing a low frequency component extraction process on the image,
The low frequency component image patch set generation step generates a low frequency component image patch set by performing low frequency component image patch set generation processing on the low frequency component image,
The low frequency component image patch selection step selects a plurality of low frequency component image patches from the set of low frequency component image patches based on a predetermined image patch selection method, and selects the plurality of selected low frequency component image patches. As a set of selected low-frequency component image patches,
The corresponding high-frequency component image patch extraction step performs corresponding high-frequency component image patch extraction processing on all the low-frequency component image patches belonging to the selected low-frequency component image patch set, so that all these low-frequency component image patches Are extracted as corresponding high frequency component image patches, and these corresponding high frequency component image patches are extracted as corresponding high frequency component image patch sets,
The noise level estimation step estimates the noise level based on the corresponding high frequency component image patch set,
The corresponding high frequency component image patch extraction process is a process for extracting a high frequency component image patch having the same pixel position as that of the low frequency component image patch as a corresponding high frequency component image patch.
前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、前記対応高周波成分画像パッチ集合に対応する分散共分散行列を算出する、分散共分散行列算出ステップと、
前記分散共分散行列算出ステップで算出された分散共分散行列の最小固有値を算出する、最小固有値算出ステップと、
前記最小固有値算出ステップで算出された最小固有値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有する請求項46に記載のノイズレベル推定方法。 The noise level estimating step includes:
A variance-covariance matrix calculating step for calculating a variance-covariance matrix corresponding to the corresponding high-frequency component image patch set based on the corresponding high-frequency component image patch set;
A minimum eigenvalue calculating step of calculating a minimum eigenvalue of the variance-covariance matrix calculated in the variance-covariance matrix calculating step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum eigenvalue calculated in the minimum eigenvalue calculating step;
47. The noise level estimation method according to claim 46, comprising:
前記対応高周波成分画像パッチ集合に基づき、平均補正済み対応高周波成分画像パッチ集合を生成する、対応高周波成分画像パッチ平均補正ステップと、
前記対応高周波成分画像パッチ平均補正ステップで生成された平均補正済み対応高周波成分画像パッチ集合の最小特異値を算出する、最小特異値算出ステップと、
前記最小特異値算出ステップで算出された最小特異値に基づき、前記ノイズレベルを算出する、ノイズレベル算出ステップと、
を有する請求項46に記載のノイズレベル推定方法。 The noise level estimating step includes:
Based on the corresponding high-frequency component image patch set, a corresponding high-frequency component image patch average correction step for generating an average corrected corresponding high-frequency component image patch set;
A minimum singular value calculation step of calculating a minimum singular value of the average corrected corresponding high frequency component image patch set generated in the corresponding high frequency component image patch average correction step;
A noise level calculating step for calculating the noise level based on the minimum singular value calculated in the minimum singular value calculating step;
47. The noise level estimation method according to claim 46, comprising:
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