JP6013178B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
・構成
以下、実施形態1にかかる画像処理装置について説明する。図1は、実施形態1にかかる画像処理装置の一例の構成を示す。図1に示すように、画像処理装置100は、入力バッファ101と、基底取得部102と、寄与率算出部110と、基底バッファ103と、基底選択部104と、制御信号生成部105と、射影部106と、ノイズ除去部107と、再表現部108と、出力バッファ109とを有する。入力バッファ101は、入力画像として入力された所定量(例えば1フレーム分や、画像の一部領域)の画像データを一時的に保持する。出力バッファ109は、ノイズ除去を施した画像データを一時的に保持し、出力画像として出力する。
ここで、上述した基底の生成について説明する。
基底取得部102は、まず、入力バッファ101から第1領域および第2領域として部分画像を1つ以上抽出する。このとき、第2領域としては、第1領域の空間的な近傍から収集されてもよいし、第1領域との類似度を評価した結果、類似度が高いものが収集されてもよい。類似度としては、第1領域と第2領域との画素値の差分2乗和や、差分絶対値和等を用いることができる。
画像に含まれるノイズが、幅広い周波数帯に一様に分布するホワイトノイズの場合、部分画像を複数の基底へ射影すると、全ての基底の射影係数に一様にノイズが含まれることとなる。一方で、画像の信号は一部の基底の射影係数に集中する。例えば画像のエッジ領域であれば、エッジを表現する基底は大きな射影係数を持つ。ある基底の射影係数について、その絶対値もしくは2乗値が小さい場合、その射影係数を縮退させて部分画像を再表現することで、画像の信号を維持しながらノイズを低減することができる。
上述では、実施形態1に適用可能な基底の生成方法として、主成分分析に基づく方法を例示したが、これに限定されない。例えば、独立成分分析に基づき基底を生成してもよい。
次に、実施形態1にかかる画像処理装置100の一例の動作について説明する。図2は、実施形態1にかかる画像処理装置の一例の動作を示すフローチャートである。なお、図2のフローチャートにおける各処理は、例えば、画像処理装置100が有する図示されないコントローラにより、画像処理装置100の各部が制御されて実行される。
つぎに、実施形態2にかかる画像処理装置および画像処理方法について、図面を用いて詳細に説明する。
図3は、実施形態2にかかる画像処理装置の一例の構成を示す。なお、図3において、先述した図1と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。図3に示すように、画像処理装置200は、入力バッファ101と、基底データベース201と、基底取得部202と、寄与率算出部210と、基底選択部104と、制御信号生成部105と、射影部106と、ノイズ除去部107と、再表現部108と、出力バッファ109とを有する。
主成分分析や独立成分分析等による基底生成は、比較的計算コストが高い。すなわち、第1領域を抽出するたびに基底生成を行うと、第1領域の個数分だけ基底生成の計算コストがかかってしまう。そこで実施形態2のように、予め生成しておいた基底を用いることで、基底生成にかかる計算コストを削減することができる。
次に、実施形態2にかかる画像処理装置200の一例の動作について説明する。図4は、実施形態2にかかる画像処理装置の一例の動作を示すフローチャートである。なお、図4のフローチャートにおける各処理は、例えば、画像処理装置200が有する図示されないコントローラにより、画像処理装置200の各部が制御されて実行される。
実施形態2にかかる画像処理装置200において、基底データベース201に予め保持しておく基底は、事前に何らかの画像データベースから主成分分析や独立成分分析により生成したものであってよい。もしくは、基底データベース201に予め保持される基底は、離散コサイン変換、離散ウェーブレット変換等、正規直交系の変換基底であってもよい。
上述の第1および第2実施形態にかかる画像処理装置100および200は、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いて実現することも可能である。以下では、実施形態1による画像処理装置100について説明する。図5は、上述の実施形態1による画像処理装置100に適用可能なコンピュータ装置300の一例の構成を示す。なお、実施形態2による画像処理装置200も、この画像処理装置100と同様にしてコンピュータ装置300にて実現可能であるので、ここでの説明を省略する。
Claims (16)
- 入力画像における第1領域と第2領域とを変換するための2以上の基底を取得する基底取得部と、
前記基底取得部で取得された前記2以上の基底それぞれの寄与率を算出する寄与率算出部と、
前記寄与率算出部で算出された前記寄与率に基づき、該寄与率の和が第1の閾値に達するまで前記寄与率の高いものから順に基底を選択する基底選択部と、
前記基底選択部で選択された前記基底の個数が多いほど高くなる制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記基底取得部で取得された前記2以上の基底へ前記入力画像における第3領域を射影して射影係数を得る射影部と、
前記射影部で得られた前記射影係数に対し、前記制御信号生成部で生成された前記制御信号が高いほど強くノイズを除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部でノイズを除去された前記射影係数を用いて前記第3領域を再表現する再表現部と、
を備える画像処理装置。 - 前記基底取得部は、前記第1領域と前記第2領域とを分析することで、前記第1領域と前記第2領域とを変換するための前記2以上の基底を生成する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記基底取得部は、前記第1領域と前記第2領域とを主成分分析することにより、前記2以上の基底を生成する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記基底取得部は、前記第1領域と前記第2領域とを独立成分分析することにより、前記2以上の基底を生成する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記寄与率算出部は、前記2以上の基底それぞれの前記寄与率として、前記主成分分析の結果得られる固有値を該固有値の総和で除算した値を算出する請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記制御信号生成部は、前記主成分分析の結果得られる固有値の和が第3の閾値に達するまで選択した際の主成分の数を前記制御信号とする請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記基底取得部は、前記第1領域と前記第2領域とに対し、予め用意した複数の基底の中から前記2以上の基底を取得する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記2以上の基底は、それぞれ離散コサイン変換の基底である請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記2以上の基底は、それぞれ離散ウェーブレット変換の基底である請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記寄与率算出部は、前記2以上の基底それぞれの前記寄与率として、前記第1の領域と前記第2の領域と、前記基底とのそれぞれの内積の2乗値を該内積の2乗値の総和で除算した値を算出する請求項1または7に記載の画像処理装置。
- 前記寄与率算出部は、前記2以上の基底それぞれの前記寄与率として、前記第1の領域と前記第2の領域と、前記基底とのそれぞれの内積の絶対値を該内積の絶対値の総和で除算した値を算出する請求項1または7に記載の画像処理装置。
- 前記再表現部は、前記ノイズを除去された射影係数を用いて前記2以上の基底の線形和を算出し、該算出した線形和を用いて前記第3領域を再表現する請求項1または7に記載の画像処理装置。
- 前記ノイズ除去部は、前記制御信号が高いほど高く設定される第2の閾値を用いて、前記射影係数に対してノイズを除去する請求項1または7に記載の画像処理装置。
- 前記寄与率算出部は、前記2以上の基底それぞれの前記寄与率として、前記第1の領域と前記第2の領域とのそれぞれの内積の分散値を該内積の分散値の総和で除算した値を算出する請求項1または7に記載の画像処理装置。
- 前記寄与率算出部は、前記2以上の基底それぞれの前記寄与率として、前記第1の領域と前記第2の領域とのそれぞれの内積の標準偏差を該内積の標準偏差の総和で除算した値を算出する請求項1または7に記載の画像処理装置。
- 入力画像における第1領域と第2領域とを変換するための2以上の基底を取得し、
取得された前記2以上の基底それぞれの寄与率を算出し、
算出された前記寄与率に基づき、該寄与率の和が第1の閾値に達するまで前記寄与率の高いものから順に基底を選択し、
選択された基底の個数が多いほど高くなる制御信号を生成し、
取得された前記2以上の基底へ前記入力画像における第3領域を射影して射影係数を得、
得られた前記射影係数に対し、生成された前記制御信号が高いほど強くノイズを除去し、
ノイズを除去された前記射影係数を用いて前記第3領域を再表現する
ことを含む画像処理方法。
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