JP6222481B2 - 画像処理方法、画像処理システム、画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents
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Description
骨格成分UT-Vは、以下の式(2)で表されるUT-Vの全変分ノルムJ(UT-V)を最小化することで得られる。
なお、式中のxは骨格成分UT-Vの水平方向画素位置、yは骨格成分UT-Vの垂直方向画素位置を示す。
を計算する(ステップS2)。
反復の停止条件について述べる。入力画像の高さをM、幅をN、k回目の反復の時の残差成分
のm行n列要素を
とすると、予め推定した対象画像のノイズの標準偏差σnoiseを用いて、
となったときに反復を停止する(ステップS3)ことが考えられる。式(4)はつまり、残差成分
がノイズであるという仮定に基づく。あるいは、閾値εを用いて、
となったときに反復を停止する(ステップS3)ことが考えられる。式(5)はつまり、k回目の反復の結果
とk+1回目の反復
を比較し、変動量が十分小さいと判断したときに解が収束したとみなしている。
図21は、骨格成分・残差成分分離部101で分離された残差成分のノイズ成分を減衰させ、骨格成分に合成する処理を有する、図19のT−V法を用いた画像処理方法を拡張した画像処理方法である。
関数fとしては、図23(a)で示される軟判定閾値処理、図23(b)で示される硬判定閾値処理、図23(c)で示されるfactor処理などがあるが、これらに限定されるものではない。関数fの入力値をx、出力値をf(x)、閾値をτとすると、図23(a)で示される軟判定閾値処理は、以下の式(8)で表される。
なお、式中のsign関数は正負符号を出力する関数である。
本発明の第1の実施の形態を説明する。
生成された初期ノイズ除去画像Uinitは骨格成分・残差成分分離部101に供給される。また、分離された初期残差成分Vinitは反復制御部104に供給される。
なお、式(13)中のsign関数は正負符号を出力する関数である。
とすると、標準偏差σinitは以下の式(15)で表されるものとして計算する。
従来のT−V法では式(3)で示されるパラメータβや固定値の最大反復回数kmaxが用いられるが、本実施の形態では、予め推定したノイズの標準偏差σnoiseと、ステップS9で計算した標準偏差σinitから、各パラメータを補正する(ステップS10)。
すなわち、式(16)において、σinitがσnoiseに近い場合には、T−V法の収束解の近傍にあることを意味しており、収束速度を向上させることが可能となる。具体的には、1回の反復において探索する領域を狭めることで収束速度を向上させる。
なお、max関数は2つの入力値から大きい方を出力する関数、min関数は2つの入力値から小さい方を出力する関数、round関数は整数値への丸め関数を示す。式(17)より、予め推定したノイズの標準偏差σnoiseとVinitの標準偏差σinitとが近い値であるときは、良い初期解が得られたとみなしてT−V法の反復回数を削減する。逆に、予め推定したノイズの標準偏差σnoiseとVinitの標準偏差σinitとが近い値でないときは、良い初期解が得られなかったとみなしてT−V法の反復回数をkmaxに近い値に保つ。
本実施の形態の骨格成分・残差成分分離部101での処理では、ステップS1における初期値設定において、従来法と異なり、
と設定する。さらに、ステップS3の反復停止判定において、従来法の式(4)ではなく、以下の式(19)を反復停止条件として用いる。
式(19)より、従来のT−V法の反復停止条件と同様に、σnoiseに基づいてT−V法の反復を制御することができ、Vinitの標準偏差σinitがσnoiseに近い場合には探索する領域を狭めることで少ない反復回数でT−V法の解が収束するため、処理の高速化が実現できる。また、ステップS4の反復停止判定において、従来法のkmaxでなく、ステップS10で設定したk’maxを用いる。なお、ステップS2、S5における処理は従来法と同様であるため、説明を省略する。
また、当然ながら、本実施の形態では、図21のように、ノイズ成分を減衰させた残差成分VT-Vと、骨格成分UT-Vを合成して、ノイズ除去画像Zを出力する構成も可能である。発明の画像処理方法では、図4のような構成となり、図5のようなフローチャートで表される。骨格成分・残差成分分離部101で分離された残差成分VT-Vをノイズ抑制部102に供給し、以下の式(21)のように、VT-Vにノイズ成分を減衰させる関数fを作用させ(ステップS7)、さらに、ノイズ成分が減衰された残差成分f(VT-V)と、骨格成分・残差成分分離部101から供給される骨格成分UT-Vを合成し、ノイズ除去画像Zとして出力する(ステップS6)。
次に、第1の実施の形態の画像処理方法を適用した具体的な画像処理装置について説明する。図6は、第1の実施の形態の画像処理装置の構成例を示す図である。
本発明の第2の実施の形態を説明する。
ここで、τ1とτ2は、予め推定した対象画像のノイズの標準偏差σnoiseと反復制御部104から供給された初期残差成分の標準偏差σinitを用いて、
として設定される。a1とa2は係数である。
上述した動作に基づいて、発明の画像処理方法はノイズ除去画像を生成する。
本発明の第3の実施の形態を説明する。
なお、式中WT(・)はウェーブレット変換、cは係数を表す。式(25)は、制約空間Sをウェーブレット変換すると、そのウェーブレット変換係数は、入力画像のウェーブレット変換係数の±c×λの範囲内にあることを示す。
なお、tはウェーブレット変換部305から出力された、骨格成分UT-Vにウェーブレット変換を適用して得られたウェーブレット変換係数であり、t’は制約空間Sへの射影処理で出力されるウェーブレット変換係数である。
本発明の第4の実施の形態を説明する。
入力画像におけるエッジを保存しながらノイズを低減して初期ノイズ除去画像を生成し、
前記入力画像と前記初期ノイズ除去画像とから算出される初期残差成分に基づいて、予め定義されたエネルギーに基づく繰り返し演算を制御し、
前記制御された繰り返し演算によって、前記初期ノイズ除去画像を骨格成分と残差成分に分離し、前記骨格成分を出力画像として生成する
画像処理方法。
前記残差成分からエッジ成分とテクスチャ成分を抽出し、
前記骨格成分と前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを合成し、出力画像を生成する付記1に記載の画像処理方法。
前記初期残差成分と前記残差成分とからエッジ成分とテクスチャ成分とを抽出し、
前記骨格成分と前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを合成し、出力画像を生成する
付記1に記載の画像処理方法。
前記初期残差成分の標準偏差と前記残差成分の標準偏差とに基づいて、前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを抽出する
付記2又は付記3に記載の画像処理方法。
入力画像から、複数の解像度の異なる画像を生成し、
異なる画像毎に、付記1から付記4のいずれかに記載の画像処理方法を適用して出力画像を生成する際に、低い解像度の画像に基づいて生成された出力画像を、一つ解像度の高い画像における初期ノイズ除去画像の生成に用いる
画像処理方法。
入力画像中のエッジ成分を保存するノイズ除去方法によって初期ノイズ除去画像を生成する初期ノイズ除去画像生成手段と、
予め定義されたエネルギーに基づく繰り返し演算によって、前記初期ノイズ除去画像を骨格成分と残差成分に分離し、前記骨格成分を出力画像として生成する骨格成分・残差成分分離手段と、
前記初期残差成分に基づいて、前記繰り返し演算を制御する制御手段と
を有する画像処理装置。
前記骨格成分・残差成分分離手段は、
前記残差成分からエッジ成分とテクスチャ成分を抽出し、
前記骨格成分と前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを合成し、出力画像を生成する付記6に記載の画像処理装置。
前記骨格成分・残差成分分離手段は、
前記初期残差成分と前記残差成分とからエッジ成分とテクスチャ成分とを抽出し、
前記骨格成分と前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを合成し、出力画像を生成する
付記6に記載の画像処理装置。
前記骨格成分・残差成分分離手段は、
前記初期残差成分の標準偏差と前記残差成分の標準偏差とに基づいて、前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを抽出する
付記7又は付記8に記載の画像処理装置。
入力画像から、複数の解像度の異なる画像を生成する手段を有し、
前記初期ノイズ除去画像生成手段、前記骨格成分・残差成分分離手段及び前記制御手段を、各解像度の画像に対応して設け、
前記初期ノイズ除去画像生成手段は、対応する解像度よりも一つ解像度の低いに基づいて生成された出力画像を、初期ノイズ除去画像の生成に用いる
付記6から付記9のいずれかに記載の画像処理装置。
入力画像におけるエッジを保存しながらノイズを低減して初期ノイズ除去画像を生成する処理と、
前記入力画像と前記初期ノイズ除去画像とから算出される初期残差成分に基づいて、予め定義されたエネルギーに基づく繰り返し演算を制御する処理と、
前記制御された繰り返し演算によって、前記初期ノイズ除去画像を骨格成分と残差成分に分離し、前記骨格成分を出力画像として生成する処理と
をコンピュータに実行させるプログラム。
前記残差成分からエッジ成分とテクスチャ成分を抽出する処理と、
前記骨格成分と前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを合成し、出力画像を生成する処理と
をコンピュータに実行させる付記11に記載のプログラム。
前記初期残差成分と前記残差成分とからエッジ成分とテクスチャ成分とを抽出する処理と、
前記骨格成分と前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを合成し、出力画像を生成する処理と
をコンピュータに実行させる付記11に記載のプログラム。
前記初期残差成分の標準偏差と前記残差成分の標準偏差とに基づいて、前記エッジ成分と前記テクスチャ成分とを抽出する
付記12又は付記13に記載のプログラム。
入力画像から、複数の解像度の異なる画像を生成する処理を有し、
異なる画像毎に、付記11から付記14のいずれかに記載の処理を適用して出力画像を生成する際に、低い解像度の画像に基づいて生成された出力画像を、一つ解像度の高い画像における初期ノイズ除去画像の生成に用いる
プログラム。
2 出力画像
3 初期ノイズ除去画像生成部
4 初期残差成分保存メモリ
5 標準偏差計算部
6 標準偏差保存メモリ
7 パラメータ計算部
8 パラメータ保存メモリ
9 反復制御部
10 骨格成分・残差成分分離部
11 ノイズ抑制部
12 合成部
13 ノイズ抑制部
14 制約空間生成部
15 制約保存メモリ
16 制約処理部
19 出力画像制御部
101 骨格成分・残差成分分離部
102 ノイズ抑制部
103 初期ノイズ除去画像生成部
104 反復制御部
201 ノイズ抑制部
301 ウェーブレット変換部
302 Shrinkage部
303 ウェーブレット逆変換部
304 制約空間生成部
305 ウェーブレット変換部
306 射影部
307 ウェーブレット逆変換部
401 ウェーブレット変換部
402 ウェーブレット変換部
403 ウェーブレット変換部
412 Shrinkage部
404 Shrinkage部
405 ウェーブレット逆変換部
406 反復制御部
407 骨格成分・残差成分分離部
408 Shrinkage部
409 ウェーブレット逆変換部
410 反復制御部
411 骨格成分・残差成分分離部
413 ウェーブレット逆変換部
414 反復制御部
415 骨格成分・残差成分分離部
1000 画像処理装置
Claims (10)
- 入力画像におけるエッジを保存しながらノイズを低減して初期ノイズ除去画像を生成し、
前記入力画像と前記初期ノイズ除去画像とから算出される初期残差成分に基づいて、予め定義されたエネルギーに基づく繰り返し演算を制御し、
前記制御された繰り返し演算によって、前記初期ノイズ除去画像を骨格成分と残差成分に分離し、
前記残差成分のノイズを減衰し、
前記骨格成分と前記ノイズを減衰させた残差成分とを合成し、出力画像として生成する
画像処理方法。 - 前記初期残差成分の標準偏差に基づいて、繰り返し演算を制御する
請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記初期残差成分の標準偏差、前記初期残差成分及び前記残差成分を用いて、ノイズを減衰した残差成分を生成する
請求項2に記載の画像処理方法。 - 前記入力画像をウェーブレット変換した際のウェーブレット変換係数と、ノイズの減衰量とに基づいて、制約空間を生成し、
前記制約空間により、前記骨格成分の変動範囲を制約する
請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像処理方法。 - 入力画像から、複数の解像度の異なる画像を生成し、
異なる画像毎に、請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像処理方法を適用して出力画像を生成する際に、低い解像度の画像に基づいて生成された出力画像を、一つ解像度の高い画像における初期ノイズ除去画像の生成に用いる
画像処理方法。 - 入力画像中のエッジ成分を保存するノイズ除去方法によって初期ノイズ除去画像を生成する初期ノイズ除去画像生成手段と、
予め定義されたエネルギーに基づく繰り返し演算によって、前記初期ノイズ除去画像を骨格成分と残差成分に分離し、前記骨格成分を出力画像として生成する骨格成分・残差成分分離手段と、
前記初期残差成分に基づいて、前記繰り返し演算を制御する制御手段と、
前記残差成分のノイズを減衰するノイズ抑圧手段と、
前記骨格成分と前記ノイズを減衰させた残差成分とを合成し、出力画像を生成する合成手段と
を有する画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記初期残差成分の標準偏差に基づいて、繰り返し演算を制御する
請求項6に記載の画像処理装置。 - 前記ノイズ抑圧手段は、前記初期残差成分の標準偏差、前記初期残差成分及び前記残差成分を用いて、ノイズを減衰した残差成分を生成する
請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記入力画像をウェーブレット変換した際のウェーブレット変換係数と、ノイズの減衰量とに基づいて、制約空間を生成する制約空間生成手段と、
前記制約空間により、前記骨格成分の変動範囲を制約する制約処理手段と
を有する請求項6から請求項8のいずれかに記載の画像処理装置。 - 入力画像から、複数の解像度の異なる画像を生成する手段を有し、
前記初期ノイズ除去画像生成手段、前記骨格成分・残差成分分離手段及び前記制御手段を、各解像度の画像に対応して設け、
前記初期ノイズ除去画像生成手段は、対応する解像度よりも一つ解像度の低いに基づいて生成された出力画像を、初期ノイズ除去画像の生成に用いる
請求項6から請求項9のいずれかに記載の画像処理装置。
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