JP6221415B2

JP6221415B2 - 画像平滑化装置、画像平滑化方法、およびプログラム

Info

Publication number: JP6221415B2
Application number: JP2013135610A
Authority: JP
Inventors: 荘介下山
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: JP2015011479A

Description

本発明は、撮影された画像内に生じるノイズを平滑化させる画像平滑化装置等に関するものである。

従来、デジタルスチルカメラの撮像素子は、撮影感度を高くした際に、撮影画像内にノイズが生じてしまう。このノイズには、点状の輝度ノイズと斑状のクロマノイズがある。そこで、これらのノイズを低減するために、様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、入力画像の彩度情報と、非線形処理を施した入力画像の彩度情報に基づいて、非線形処理した入力画像を補正演算することで、画像に生じる色ノイズを除去することができる技術が提案されている。

また例えば、特許文献２には、対象画像データによって表される対象画像の少なくとも一部の領域の個々の画素位置において、第１色差成分に対して最も強い平滑化処理を実行することで、画像が過剰にぼやけることを防止し、かつ、ノイズを低減することができる技術が提案されている。

特開２０１０−１３６０５９号公報特開２００９−４９７０９号公報

一般に、ランダムノイズのクロマノイズは、輝度ノイズと比べて低周波なノイズとなる。従って、クロマノイズは、ある程度のフィルタサイズで平滑化する手法が必要となる。

しかしながら、平滑化フィルタにより、彩度成分をぼかすと、クロマノイズは低減するが、同時に画像の特徴的な色成分にブレが生じてしまう。つまり、画像内で、ある色を持つオブジェクトの色が背景ににじみ出した状態となる。従って、クロマイノイズを低減することができたとしても、画像内の特徴的な色成分を保持することができなくなってしまう課題があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、画像内の特徴的な色成分を保持しつつ、ノイズだけを平滑化することが可能な画像平滑化装置などを提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、所定の表色系で表現された入力画像を平滑化する画像平滑化装置であって、前記入力画像を輝度成分、第１の色成分、第２の色成分に変換する変換手段と、平滑化する対象画素に対して、前記対象画素の輝度成分と、前記対象画素の周辺画素の輝度成分との差に基づいて、各周辺画素の輝度重みを決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第１の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第1の色成分を画素変換する第１の画素変換手段と、前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第２の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第２の色成分を画素変換する第２の画素変換手段と、前記対象画素の、前記輝度成分と、画素変換された前記第１の色成分と、画素変換された前記第２の色成分とを、前記表色系へ逆変換する逆変換手段と、を備え、前記第１の画素変換手段および前記第２の画素変換手段により決定されるフィルタは、前記対象画素と前記周辺画素との間の距離方向の重み、前記対象画素と前記周辺画素との画素強度方向の重み、および、前記決定手段により決定された前記輝度重みが、前記周辺画素に与えられるバイラテラルフィルタであることを特徴とする画像平滑化装置である。
「所定の表色系」とは、例えば、ＲＧＢ表色系（ＲＧＢ色空間）であるが、これに限られない。また、変換手段によって変換した表色系は、例えば、Ｌａ^＊ｂ^＊表色系である。
第１の発明によって、画像内の特徴的な色成分を保持しつつ、ノイズだけを平滑化することが可能となる。

前記決定手段は、前記対象画素の前記周辺画素の前記輝度重みについて、前記対象画素の輝度成分と前記周辺画素の輝度成分との差の絶対値が、所定の閾値以下である場合、当該輝度重みを１とし、そうでない場合、当該輝度重みを０とする。
これによって、輝度成分の近い周辺画素のみが平滑化処理に用いられ、処理の高速化を図ることができる。

第２の発明は、所定の表色系で表現された入力画像を平滑化する画像平滑化装置で行われる画像平滑化方法であって、前記入力画像を輝度成分、第１の色成分、第２の色成分に変換する変換ステップと、平滑化する対象画素に対して、前記対象画素の輝度成分と、前記対象画素の周辺画素の輝度成分との差に基づいて、各周辺画素の輝度重みを決定する決定ステップと、前記決定ステップにより決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第１の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第1の色成分を画素変換する第１の画素変換ステップと、前記決定ステップにより決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第２の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第２の色成分を画素変換する第２の画素変換ステップと、前記対象画素の、前記輝度成分と、画素変換された前記第１の色成分と、画素変換された前記第２の色成分とを、前記表色系へ逆変換する逆変換ステップと、を含み、前記第１の画素変換ステップおよび前記第２の画素変換ステップにより決定されるフィルタは、前記対象画素と前記周辺画素との間の距離方向の重み、前記対象画素と前記周辺画素との画素強度方向の重み、および、前記決定ステップにより決定された前記輝度重みが、前記周辺画素に与えられるバイラテラルフィルタであることを特徴とする画像平滑化方法である。
第２の発明によって、画像内の特徴的な色成分を保持しつつ、ノイズだけを平滑化することが可能となる。

第３の発明は、コンピュータを、所定の表色系で表現された入力画像を平滑化する画像平滑化装置として機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、前記入力画像を輝度成分、第１の色成分、第２の色成分に変換する変換手段、平滑化する対象画素に対して、前記対象画素の輝度成分と、前記対象画素の周辺画素の輝度成分との差に基づいて、各周辺画素の輝度重みを決定する決定手段、前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第１の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第1の色成分を画素変換する第１の画素変換手段、前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第２の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第２の色成分を画素変換する第２の画素変換手段、前記対象画素の、前記輝度成分と、画素変換された前記第１の色成分と、画素変換された前記第２の色成分とを、前記表色系へ逆変換する逆変換手段、として機能させ、前記第１の画素変換手段および前記第２の画素変換手段により決定されるフィルタは、前記対象画素と前記周辺画素との間の距離方向の重み、前記対象画素と前記周辺画素との画素強度方向の重み、および、前記決定手段により決定された前記輝度重みが、前記周辺画素に与えられるバイラテラルフィルタであることを特徴とするプログラムである。
第３の発明のプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることによって、第１の発明の画像平滑化装置を得て、第２の発明の画像平滑化方法を実行することができる。

本発明により、画像内の特徴的な色成分を保持しつつ、ノイズだけを平滑化することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る画像平滑化装置のハードウェアの構成例を示す図である。画像平滑化装置の機能構成例を示すブロック図である。対象画素ｘからの距離における画素重みＧ（ｘ）の波形を示す図である。対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分Ｌの値における輝度重みＷ（Ｌ）の波形を示す図である。画像平滑化処理を説明するフローチャートである。平滑化処理の結果得られた強度波形の一例を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［本発明の実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る画像平滑化装置１のハードウェアの構成例を示す図である。尚、図１のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。

画像平滑化装置１は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続される。

制御部１１は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）等で構成される。CPUは、記憶部１２、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各装置を駆動制御し、画像平滑化装置１が行う後述する処理を実現する。ROMは、不揮発性メモリであり、画像平滑化装置１のブートプログラムやBIOS（Basic Input/Output System）等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。RAMは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部１２は、HDD（ハードディスクドライブ）等であり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳに相当する制御プログラムや、後述する処理を画像平滑化装置１に実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。

メディア入出力部１３（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、ＣＤドライブ（−ROM、−Ｒ、−ＲＷ等）、DVDドライブ（−ROM、−Ｒ、−ＲＷ等）等のメディア入出力装置を有する。

通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、画像平滑化装置１とネットワーク間の通信を媒介する通信インターフェイスであり、ネットワークを介して、他の装置間との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。

入力部１５は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。入力部１５を介して、画像平滑化装置１に対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。

表示部１６は、CRTモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携して画像平滑化装置１のビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

周辺機器Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１７は、画像平滑化装置１に周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介して画像平滑化装置１は周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、USB（Universal Serial Bus）やIEEE（The Institute of Electrical and Electronics
Engineers）１３９４やＲＳ−２３５Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。

バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

図２は、画像平滑化装置１の機能構成例を示すブロック図である。図２に示す機能部のうちの少なくとも一部は、図１の制御部１１により画像平滑化処理プログラムが実行されることによって実現される。

ＲＧＢ画像入力部２１は、メディア入出力部１３、通信制御部１４、または周辺機器Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１７を介して、メディアや周辺機器からＲＧＢ画像を入力し、Ｌａｂ変換部２２に出力する。

Ｌａｂ変換部２２は、ＲＧＢ画像入力部２１からの入力画像を、ＲＧＢ空間からＬａｂ色空間に変換し、色成分ａ^＊、色成分ｂ^＊、輝度成分Ｌ^＊に分離する。
Ｌａｂ色空間とは、補色空間の一種で、明度（明るさ）を表わす「Ｌ」、赤（Ｒ）から緑（Ｇ）への色度を表わす「ａ」、青（Ｂ）から黄色（Ｙ）への色度を表わす「ｂ」の３つの次元を持ち、この３次元空間における変化量と、その変化によって受ける視覚の色変化の印象とが比例するよう補正された、人間が知覚できる全ての色を表すカラーモデルである。

Ｌａｂ変換部２２は、分離した輝度成分Ｌ^＊を輝度成分重み付け決定部２３およびＲＧＢ色空間変換部２５にそれぞれ供給する。またＬａｂ変換部２２は、分離した色成分ａ^＊を画素変換部２４ａに供給し、分離した色成分ｂ^＊を画素変換部２４ｂに供給する。

輝度成分重み付け決定部２３は、Ｌａｂ変換部２２で分離された色成分ａ^＊、色成分ｂ^＊に対し、それぞれノイズ除去処理を行う際の、輝度成分Ｌ^＊の値に応じた重み付けを決定する。ノイズ除去処理とは、対象画素（中心画素）と、その周囲の画素の画素情報を一つずつ用いて平滑化するものである。

本実施の形態では、ノイズ除去処理の基本となるフィルタに、バイラテラルフィルタを用いる。バイラテラルフィルタは、主にノイズ除去のために用いられる非線形フィルタであり、画像のエッジを保存しつつ、画像の平滑化を図ることができるという特徴を有する。

ここで、従来のバイラテラルフィルタの処理原理を簡単に説明する。
バイラテラルフィルタでは、対象画素（中心画素）と周辺画素との間の距離方向の重み、および、対象画素と周辺画素との画素強度方向の重みがかかる。まず、画素重みをＧ（ｘ）とすると、次式（１）に示すようなガウス関数で表される。式（１）において、σは、ガウス関数の重みを制御するパラメータである。

図３は、対象画素ｘからの距離における画素重みＧ（ｘ）の波形を示す図である。図３に示すように、画素重みＧ（ｘ）は、正規分布となる。つまり、周辺画素は、対象画素ｘに近いほど、重みが高くなる。

そして、上記（１）式に基づいて、対象画素と周辺画素との間の距離方向（ｘ，ｙ）への重みをＧ_ｄ（ｘ，ｙ）とすると、次式（２）に示すようなガウス関数で表される。式（２）において、σ_ｄは、対象画素と周辺画素との間の距離方向の重みを制御するパラメータである。

同様に、上記式（１）に基づいて、対象画素と周辺画素との強度方向への重みをＧ_ｉ（Ｉ）とすると、次式（３）に示すようなガウス関数で表される。式（３）において、σ_ｉは、対象画素と周辺画素との強度方向の重みを制御するパラメータである。

バイラテラルフィルタは、入力画素をｆ（ｉ，ｊ）、変換画素をｇ（ｉ，ｊ）とした場合、上記式（２）、（３）の２つの重み付けの係数を用いて、次式（４）で表される。式（４）において、ｒは、周辺画素を演算する半径であり、右辺の分母は、重み値の正規化係数である。

式（４）に示すバイラテラルフィルタによれば、対象画素とその周辺画素との画素値の差が大きな画素を平滑化処理からできるだけ排除するように作用するため、画素値の差が大きいエッジ部を鈍らせることがない。しかしながら、色成分への単なるバイラテラルフィルタのみによるフィルタ処理では、色の染み出しが生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、バイラテラルフィルタに、さらに、輝度成分の値に応じた重みを加えることを特徴とするものである。ここで、輝度重みをＷ（Ｌ）とすると、次式（５）で表される。式（５）において、Ｌは、対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分であり、ｔｈは閾値であり、輝度成分の特徴を保持するパラメータである。

式（５）に示すように、輝度重みＷ（Ｌ）は、対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分Ｌの絶対値が閾値ｔｈ以下の場合に、重み値が１となり、差分Ｌの絶対値が閾値ｔｈより大きい場合に、重み値が０となる係数である。

図４は、対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分Ｌの値における輝度重みＷ（Ｌ）の波形を示す図である。図４に示すように、対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分Ｌの絶対値が閾値ｔｈ以下の場合に、輝度重みＷ（Ｌ）は、１となり、それ以外は０となる。

図２の説明に戻る。輝度成分重み付け決定部２３は、Ｌａｂ変換部２２から供給された輝度成分Ｌ^＊のうち、画素変換する対象画素を選択するとともに、選択した対象画素の所定範囲内に位置する周辺画素（例えば、対象画素を中心とする縦１０画素×横１０画素）を選択する。

次に、輝度成分重み付け決定部２３は、選択した対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分から、上記式（５）に基づいて、各周辺画素の輝度重みＷ（Ｌ）を決定する。輝度成分重み付け決定部２３は、画像内における全ての画素を対象画素として選択し、選択した対象画素の周辺画素の輝度重みＷ（Ｌ）を全て決定するまで処理を繰り返す。

画素変換部２４ａは、輝度成分重み付け決定部２３で決定された輝度重みＷ（Ｌ）を加えた、色成分ａ^＊に対するバイラテラルフィルタを決定し、そのフィルタを用いて、Ｌａｂ変換部２２で分離された色成分ａ^＊の対象画素の周辺画素に対する画素変換を行う。輝度重みを加えたバイラテラルフィルタを用いた変換画素をａ^＊ _ｏｕｔ（ｉ，ｊ）とすると、次式（６）で示される。式（６）において、右辺の分母は、重み値の正規化係数である。

画素変換部２４ｂは、輝度成分重み付け決定部２３で決定された輝度重みＷ（Ｌ）を加えたバイラテラルフィルタを決定し、そのフィルタを用いて、Ｌａｂ変換部２２で分離された色成分ｂ^＊の対象画素の周辺画素に対する画素変換を行う。輝度重みを加えたバイラテラルフィルタを用いた変換画素をｂ^＊ _ｏｕｔ（ｉ，ｊ）とすると、次式（７）で示される。式（７）において、右辺の分母は、重み値の正規化係数である。

画素変換部２４ａおよび画素変換部２４ｂは、画像内における全ての画素を対象画素として選択し、選択した対象画素の周辺画素に対する画素変換を全て行うまで処理を繰り返す。

ＲＧＢ色空間変換部２５は、画素変換部２４ａにおいて輝度成分の値を用いて画素変換が行われた色成分ａ^＊に対する変換画素ａ^＊ _ｏｕｔ、画素変換部２４ｂにおいて輝度情報を用いて画素変換が行われた色成分ｂ^＊に対する変換画素ｂ^＊ _ｏｕｔ、および、Ｌａｂ変換部２２から供給された輝度成分Ｌ^＊を、ＲＧＢ色空間に変換する。

ＲＧＢ画像出力部２６は、ＲＧＢ色空間変換部２５でＲＧＢ色空間に変換された画像を、メディア入出力部１３、通信制御部１４、周辺機器Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１７を介してメディアや周辺機器に出力したり、あるいは、表示部１６に出力し、表示させる。

（画像平滑化処理）
図５は、画像平滑化装置１が実行する画像平滑化処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ１において、ＲＧＢ画像入力部２１は、クロマノイズを低減すべくＲＧＢ画像を、メディア入出力部１３、通信制御部１４、または周辺機器Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１７を介して入力する。

ステップＳ２において、Ｌａｂ変換部２２は、ステップＳ１の処理で入力されたＲＧＢ画像をＬａｂ色空間に変換し、輝度成分Ｌ^＊、色成分ａ^＊、色成分ｂ^＊を得る。得られた輝度成分Ｌ^＊は、輝度成分重み付け決定部２３およびＲＧＢ色空間変換部２５に供給され、色成分ａ^＊は、画素変換部２４ａに供給され、色成分ｂ^＊は、画素変換部２４ｂに供給される。

ステップＳ３において、輝度成分重み付け決定部２３は、Ｌａｂ変換部２２から供給された輝度成分Ｌ^＊のうち、画素変換する対象画素を選択するとともに、選択した対象画素の所定範囲内に位置する周辺画素を選択する。

ステップＳ４において、輝度成分重み付け決定部２３は、ステップＳ３の処理で選択された対象画素の輝度成分Ｌ^＊と、周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分から、上記式（５）に基づいて、各周辺画素の輝度重みＷ（Ｌ）を決定（設定）する。これにより、対象画素の輝度成分Ｌ^＊と周辺画素の輝度成分Ｌ^＊の差分Ｌの絶対値が閾値ｔｈ以下の場合に、輝度重みＷ（Ｌ）が１、それ以外が０に決定されることで、輝度領域の近い周辺画素のみが、画素変換処理に用いられることになる。

ステップＳ５において、画素変換部２４ａは、ステップＳ４の処理で決定された輝度重みＷ（Ｌ）を加えた、色成分ａ^＊に対するバイラテラルフィルタを、上記式（６）に示したように決定する。

ステップＳ６において、画素変換部２４ａは、ステップＳ５の処理で決定したバイラテラルフィルタを用いて、色成分ａ^＊の対象画素の周辺画素に対する画素変換処理を行う。これにより、対象画素と周辺画素の間の距離方向の重み、強度方向の重み、および、対象画素の輝度成分と周辺画素の輝度成分の差分強度の重みが周辺画素に与えられる。そして、重み付された周辺画素の加重平均をとることで、特徴的な色成分を保持しつつ、クロマノイズが除去された変換画素ａ^＊ _ｏｕｔ（ｉ，ｊ）が得られる。

ステップＳ７において、画素変換部２４ｂは、ステップＳ４の処理で決定された輝度重みＷ（Ｌ）を加えた、色成分ｂ^＊に対するバイラテラルフィルタを、上記式（７）に示したように決定する。

ステップＳ８において、画素変換部２４ｂは、ステップＳ７の処理で決定したバイラテラルフィルタを用いて、色成分ｂ^＊の対象画素の周辺画素に対する画素変換処理を行う。これにより、対象画素と周辺画素の間の距離方向の重み、強度方向の重み、および、対象画素の輝度成分と周辺画素の輝度成分の差分強度の重みが周辺画素に与えられる。そして、重み付された周辺画素の加重平均をとることで、特徴的な色成分を保持しつつ、クロマノイズが除去された変換画素ｂ^＊ _ｏｕｔ（ｉ，ｊ）が得られる。

なお、ステップＳ５〜Ｓ８の処理は、時系列で示したが、これに限らず、ステップＳ５、Ｓ６の処理と、ステップＳ７、Ｓ８の処理を並行して行わせるようにしてもよい。

ステップＳ９において、制御部１１は、全ての画素に対する処理が終了したか否か、すなわち、画像内における全ての画素を対象画素として選択し、画素変換処理を行ったか否かを判定し、まだ対象画素として選択していない画素があると判定した場合、ステップＳ３に戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

ステップＳ９において、制御部１１は、画像内における全ての画素を対象画素として選択し、画素変換を行ったと判定した場合、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、ＲＧＢ色空間変換部２５は、ステップＳ６の処理で得られた変換画素ａ^＊ _ｏｕｔ、ステップＳ８の処理で得られた変換画素ｂ^＊ _ｏｕｔ、および、Ｌａｂ変換部２２から供給された輝度成分Ｌ^＊を、ＲＧＢ色空間に変換する。これにより、画像内の特徴的な色成分を保持しつつ、クロマノイズが除去された画像が得られる。

［処理結果例］
図６は、平滑化処理の結果得られた強度波形の一例を示す図である。縦軸は、色成分、横軸は、空間（画像のあるオブジェクト内の点を原点とし、オブジェクト外方向へ直線的にとった座標方向）を示している。

図６（Ａ）は、原画像の色成分の強度波形を示す図である。
図６（Ｂ）は、原画像を従来のバイラテラルフィルタのみを用いて平滑化処理した結果得られた強度波形を示す図である。
図６（Ｃ）は、原画像を、本実施の形態のフィルタ（輝度成分の重みを加えたバイラテラルフィルタ）を用いて平滑化処理した結果得られた強度波形を示す図である。

図６（Ａ）に示す原画像では、多くのクロマノイズが重畳している。そこで、従来のバイラテラルフィルタのみを用いて平滑化処理した場合、図６（Ｂ）に示すように、クロマノイズが平滑化される。しかしながら、従来のバイラテラルフィルタのみを用いた平滑化処理では、オブジェクトの特徴的な色成分が保持されておらず、色の染み出しが生じている。これに対し、本実施の形態の、輝度成分の重みを加えたバイラテラルフィルタを用いた平滑化処理では、図６（Ｃ）に示すように、オブジェクトの特徴的な色成分を保持しつつ、クロマノイズだけが平滑化されることがわかる。

［本発明の実施の形態における効果］
１．以上のように、本実施の形態によれば、一つの色成分の画素変換処理を行うに当たり、輝度成分の値を特徴パラメータとしてバイラテラルフィルタに併用することにより、画像内の特徴的な色成分を保持しつつ、ノイズ（特にクロマノイズ）だけを平滑化することが可能となる。
２．一つの色成分の画素変換処理では、色成分の対象画素と周辺画素の間の距離方向の重み、強度方向の重み、および、対象画素の輝度成分と周辺画素の輝度成分の差分強度の重みが色成分の周辺画素に与えられる。そして、重み付けされた周辺画素の加重平均をとることで、クロマノイズが除去された変換画素が得られる。
３．輝度領域の近い周辺画素のみが選択されるような二値重み（０または１）を利用することで、重みが０となる周辺画素の処理をスキップし、処理の高速化を図ることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像平滑化装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………画像平滑化装置
２１………ＲＧＢ画像入力部
２２………Ｌａｂ変換部
２３………輝度成分重み付け判定部
２４ａ、２４ｂ………画素変換部
２５………ＲＧＢ色空間変換部
２６………ＲＧＢ画像出力部

Claims

所定の表色系で表現された入力画像を平滑化する画像平滑化装置であって、
前記入力画像を輝度成分、第１の色成分、第２の色成分に変換する変換手段と、
平滑化する対象画素に対して、前記対象画素の輝度成分と、前記対象画素の周辺画素の輝度成分との差に基づいて、各周辺画素の輝度重みを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第１の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第1の色成分を画素変換する第１の画素変換手段と、
前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第２の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第２の色成分を画素変換する第２の画素変換手段と、
前記対象画素の、前記輝度成分と、画素変換された前記第１の色成分と、画素変換された前記第２の色成分とを、前記表色系へ逆変換する逆変換手段と、
を備え、
前記第１の画素変換手段および前記第２の画素変換手段により決定されるフィルタは、前記対象画素と前記周辺画素との間の距離方向の重み、前記対象画素と前記周辺画素との画素強度方向の重み、および、前記決定手段により決定された前記輝度重みが、前記周辺画素に与えられるバイラテラルフィルタであることを特徴とする画像平滑化装置。
前記決定手段は、前記対象画素の前記周辺画素の前記輝度重みについて、前記対象画素の輝度成分と前記周辺画素の輝度成分との差の絶対値が、所定の閾値以下である場合、当該輝度重みを１とし、そうでない場合、当該輝度重みを０とする
ことを特徴とする請求項１に記載の画像平滑化装置。
所定の表色系で表現された入力画像を平滑化する画像平滑化装置で行われる画像平滑化方法であって、
前記入力画像を輝度成分、第１の色成分、第２の色成分に変換する変換ステップと、
平滑化する対象画素に対して、前記対象画素の輝度成分と、前記対象画素の周辺画素の輝度成分との差に基づいて、各周辺画素の輝度重みを決定する決定ステップと、
前記決定ステップにより決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第１の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第1の色成分を画素変換する第１の画素変換ステップと、
前記決定ステップにより決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第２の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第２の色成分を画素変換する第２の画素変換ステップと、
前記対象画素の、前記輝度成分と、画素変換された前記第１の色成分と、画素変換された前記第２の色成分とを、前記表色系へ逆変換する逆変換ステップと、
を含み、
前記第１の画素変換ステップおよび前記第２の画素変換ステップにより決定されるフィルタは、前記対象画素と前記周辺画素との間の距離方向の重み、前記対象画素と前記周辺画素との画素強度方向の重み、および、前記決定ステップより決定された前記輝度重みが、前記周辺画素に与えられるバイラテラルフィルタであることを特徴とする画像平滑化方法。
コンピュータを、所定の表色系で表現された入力画像を平滑化する画像平滑化装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記入力画像を輝度成分、第１の色成分、第２の色成分に変換する変換手段、
平滑化する対象画素に対して、前記対象画素の輝度成分と、前記対象画素の周辺画素の輝度成分との差に基づいて、各周辺画素の輝度重みを決定する決定手段、
前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第１の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第1の色成分を画素変換する第１の画素変換手段、
前記決定手段により決定された前記輝度重みを加えた、前記対象画素の前記第２の色成分を平滑化するフィルタを決定し、当該フィルタを用いて、前記対象画素の前記第２の色成分を画素変換する第２の画素変換手段、
前記対象画素の、前記輝度成分と、画素変換された前記第１の色成分と、画素変換された前記第２の色成分とを、前記表色系へ逆変換する逆変換手段、
として機能させ、
前記第１の画素変換手段および前記第２の画素変換手段により決定されるフィルタは、前記対象画素と前記周辺画素との間の距離方向の重み、前記対象画素と前記周辺画素との画素強度方向の重み、および、前記決定手段により決定された前記輝度重みが、前記周辺画素に与えられるバイラテラルフィルタであることを特徴とするプログラム。