JP6324235B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

Image processing apparatus and image processing method Download PDF

Info

Publication number
JP6324235B2
JP6324235B2 JP2014131411A JP2014131411A JP6324235B2 JP 6324235 B2 JP6324235 B2 JP 6324235B2 JP 2014131411 A JP2014131411 A JP 2014131411A JP 2014131411 A JP2014131411 A JP 2014131411A JP 6324235 B2 JP6324235 B2 JP 6324235B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure image
image
noise reduction
short
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014131411A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016010121A (en
Inventor
毅 都築
毅 都築
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanwha Vision Co Ltd
Original Assignee
Hanwha Techwin Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hanwha Techwin Co Ltd filed Critical Hanwha Techwin Co Ltd
Priority to JP2014131411A priority Critical patent/JP6324235B2/en
Priority to KR1020140158905A priority patent/KR102199472B1/en
Publication of JP2016010121A publication Critical patent/JP2016010121A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6324235B2 publication Critical patent/JP6324235B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71Circuitry for evaluating the brightness variation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/745Detection of flicker frequency or suppression of flicker wherein the flicker is caused by illumination, e.g. due to fluorescent tube illumination or pulsed LED illumination

Description

本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method.

近年、短時間露光の画像(以下、単に「短露光画像」とも言う。)と長時間露光の画像(以下、単に「長露光画像」とも言う。)を連続して撮影して合成することで、センサが撮影可能なダイナミックレンジを超えたダイナミックレンジを捉えた画像を得るWDR(ワイドダイナミックレンジ)もしくはHDR(ハイダイナミックレンジ)という撮影機能が増えてきている。かかる撮影機能は、逆光の構図など明暗比が非常に大きいシーンでは特に大きな効果がある。   In recent years, a short-exposure image (hereinafter also simply referred to as “short-exposure image”) and a long-exposure image (hereinafter also simply referred to as “long-exposure image”) are continuously photographed and combined. An imaging function called WDR (wide dynamic range) or HDR (high dynamic range) that obtains an image that captures a dynamic range that exceeds the dynamic range that the sensor can shoot is increasing. Such a photographing function is particularly effective in a scene with a very large contrast ratio such as a composition of backlight.

WDR信号を得る手法としては、露光時間を変えながら複数枚の画像を連続して撮影して合成する手法が採用されるのが一般的である。このとき、得られるダイナミックレンジは、16ビットから20ビット、あるいは、それ以上に達する場合もある。WDR信号は、ディスプレイやプリンタの表示能力に合わせて8ビットから12ビット程度にレンジ圧縮されて出力される。   As a technique for obtaining a WDR signal, a technique is generally adopted in which a plurality of images are continuously photographed and combined while changing the exposure time. At this time, the obtained dynamic range may reach 16 bits to 20 bits or more. The WDR signal is output after being range compressed from 8 bits to 12 bits in accordance with the display capability of the display or printer.

このようなWDR信号では、短露光画像を使用する領域のノイズがしばしば問題となる。短露光画像であっても、適正露光されている領域であればSN比は高く、ノイズはあまり目立たないが、短露光画像中でほぼ真っ黒に映っている領域を増幅して使用するような場合は、ノイズレベルと大差ない信号を増幅することになり非常にノイズが目立つ。特に、明暗が急激に変化するオブジェクト境界は、短露光画像使用領域と長露光画像使用領域とが切り換わる遷移領域となり、2つの画像が混合されて使用される。2つの画像が混合されて使用される領域では、SN比が低い短露光画像の画素値が使用されるため、合成画像にノイズが混入する。   In such a WDR signal, noise in a region where a short exposure image is used often becomes a problem. Even if it is a short-exposure image, the signal-to-noise ratio is high and the noise is not very noticeable if it is a properly exposed region, but the region that appears almost black in the short-exposure image is used for amplification. Will amplify a signal that is not very different from the noise level, and the noise will be very noticeable. In particular, the object boundary where the brightness changes rapidly becomes a transition region where the short exposure image use region and the long exposure image use region are switched, and the two images are mixed and used. In a region where two images are mixed and used, pixel values of a short exposure image having a low S / N ratio are used, so noise is mixed in the composite image.

WDR信号の短露光画像使用領域のノイズを低減する手法として、以下の特許文献1〜4に開示されているような技術がある。   As a technique for reducing noise in the short-exposure image use region of the WDR signal, there are techniques as disclosed in the following Patent Documents 1 to 4.

特許文献1に記載された技術は、短露光画像の閾値以下の画素値をクリップ処理してから合成を行う技術である。これによってノイズが目立つ暗部をマスクすることになるのでノイズを大幅に抑圧することができる。   The technique described in Patent Document 1 is a technique for performing composition after clipping a pixel value equal to or less than a threshold value of a short exposure image. This masks a dark part where the noise is conspicuous, so that the noise can be greatly suppressed.

特許文献2に記載された技術は、合成画像に使用する短露光画像の割合が高いほど、または合成画像の輝度値が大きいほど、短露光画像に対するノイズ低減処理の強度を上げる技術である。これによって短露光画像のノイズを低減することができる。   The technique described in Patent Document 2 is a technique for increasing the intensity of noise reduction processing for a short-exposure image as the ratio of the short-exposure image used for the composite image is high or the luminance value of the composite image is large. As a result, the noise of the short-exposure image can be reduced.

特許文献3に記載された技術は、短露光画像を複数枚撮影して合成することによってノイズを低減した合成用の短露光画像を作成した後、この合成用短露光画像と長露光画像を使って合成画像を生成する技術である。   The technique described in Patent Document 3 uses a short exposure image for synthesis and a long exposure image after creating a short exposure image for synthesis with reduced noise by photographing and synthesizing a plurality of short exposure images. This is a technique for generating a composite image.

特許文献4に記載された技術は、露光時間の異なる数枚の画像を事前に撮影し、各画像のノイズ量を分析することによってノイズ状況を把握して、合成画像のノイズ量が所望のノイズ量以下の範囲となるように露光設定を行う。   The technique described in Patent Document 4 captures several images with different exposure times in advance, analyzes the noise amount of each image, grasps the noise situation, and the noise amount of the composite image is a desired noise level. Exposure settings are made so that the amount is within the range.

特開2009−152669号公報JP 2009-152669 A 特開2000−69355号公報JP 2000-69355 A 特開2012−239077号公報JP 2012-239077 A 特開2010−200177号公報JP 2010-200197 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術を用いた場合には、閾値以下の画素レベルに含まれるテクスチャ情報も一切消えてしまうことから、短露光画像と長露光画像との境界領域においてテクスチャが弱まって不自然に見える現象が発生する。また、クリップレベルが直流分となることから、もし境界領域の長露光画像の画素値が0付近の場合には、短露光画像使用領域の周辺が微かに明るく見えるような輝度差が発生する点も問題となる。露光比が十数倍から数十倍程度に大きい場合、指摘した画質上の問題は小さくなるかもしれないが、大き過ぎる露光比は短露光画像使用領域と長露光画像使用領域が滑らかに変化すべき領域の滑らかさを低下させるため、この技術を全てのシーンに対して適用できる訳ではない。   However, when the technique described in Patent Document 1 is used, the texture information included in the pixel level equal to or lower than the threshold value is completely erased, so that the texture is weakened in the boundary region between the short exposure image and the long exposure image. Phenomenon that looks unnatural. In addition, since the clip level is a direct current component, if the pixel value of the long exposure image in the boundary area is near 0, a luminance difference is generated so that the periphery of the short exposure image use area appears slightly bright. Is also a problem. When the exposure ratio is as large as several tens to several tens of times, the image quality problem pointed out may be reduced, but an exposure ratio that is too large will cause the short exposure image use area and the long exposure image use area to change smoothly. In order to reduce the smoothness of the power region, this technique cannot be applied to all scenes.

また、特許文献2に記載された技術では、ノイズ低減処理の対象が短露光画像全体であって、ノイズ低減の効果のみならず解像度低下という弊害も短露光画像使用領域全体に広がってしまうため、結果としてノイズ低減効果を強くできない点が課題である。また、短露光画像であっても信号レベルが高ければノイズはあまり目立たず、低い信号レベルを増幅して使用するような短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域でノイズが目立つ傾向がある。該境界領域においては短露光画像の使用割合は低くなっており、合成画像の輝度値も小さくなっていることから、本技術を使用しても境界領域のノイズ低減にはほとんど効果がないと推測される。   Further, in the technique described in Patent Document 2, the object of noise reduction processing is the entire short exposure image, and not only the noise reduction effect but also the adverse effect of resolution reduction spreads to the entire short exposure image use region. As a result, the problem is that the noise reduction effect cannot be strengthened. In addition, even in a short exposure image, if the signal level is high, the noise is not so conspicuous, and the noise is conspicuous in the boundary area between the short exposure image use area and the long exposure image use area where the low signal level is amplified and used. Tend. In the boundary area, the use ratio of short-exposure images is low, and the brightness value of the composite image is also small. Therefore, it is estimated that even if this technology is used, there is almost no effect in reducing noise in the boundary area. Is done.

また、特許文献3に記載された技術では、オブジェクトが動いている場合には、合成用短露光画像を生成する時点で合成アーティファクトが発生する点が問題となる。また、ノイズ低減効果を大きくしようとすれば、短露光画像だけで数枚の画像を撮影する必要があるため、本技術を動画に適用しようとすればフレームレートが大きく低下してしまう点も問題である。   Further, the technique described in Patent Document 3 has a problem in that, when an object is moving, a synthesis artifact is generated at the time of generating a short exposure image for synthesis. In addition, if the noise reduction effect is to be increased, it is necessary to shoot several images with only a short exposure image. Therefore, if this technology is applied to a moving image, the frame rate is greatly reduced. It is.

また、特許文献4に記載された技術では、ノイズを低減する代わりにダイナミックレンジが低下してしまう点が問題である。   Further, the technique described in Patent Document 4 has a problem in that the dynamic range is lowered instead of reducing the noise.

そこで、本発明は、短露光画像および長露光画像を合成する技術において、ノイズ低減処理をより効果的に行う技術を提供する。   Therefore, the present invention provides a technique for more effectively performing noise reduction processing in a technique for synthesizing a short exposure image and a long exposure image.

本発明のある実施形態によれば、短露光画像と長露光画像とを合成する画像処理装置において、前記短露光画像に対するノイズ低減処理を前記短露光画像の画素値に基づいて画素ごとに選択する選択部と、前記ノイズ低減処理を画素ごとに行う処理部と、前記ノイズ低減処理が行われた前記短露光画像と長露光画像とを合成する合成部と、を備える、画像処理装置が提供される。   According to an embodiment of the present invention, in an image processing apparatus that synthesizes a short exposure image and a long exposure image, noise reduction processing for the short exposure image is selected for each pixel based on a pixel value of the short exposure image. An image processing apparatus is provided, comprising: a selection unit; a processing unit that performs the noise reduction processing for each pixel; and a synthesis unit that combines the short-exposure image and the long-exposure image subjected to the noise reduction processing. The

かかる構成によれば、短露光画像の暗部ノイズを低減することによって、合成画像中でノイズが目立つ領域である短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減され得る。また、かかる構成によれば、ノイズ低減処理の弊害である解像度低下が少なく自然な合成画像が得られる。   According to such a configuration, noise in the boundary area between the short-exposure image use area and the long-exposure image use area, which is a conspicuous area in the composite image, is effectively reduced by reducing dark noise in the short-exposure image. Can be done. Further, according to such a configuration, a natural composite image can be obtained with little reduction in resolution, which is an adverse effect of noise reduction processing.

より具体的に、前記選択部は、前記画素値が閾値を下回る場合には、第1のノイズ低減処理を選択し、前記画素値が前記閾値を上回る場合には、前記第1のノイズ低減処理とは異なる第2のノイズ低減処理を選択してもよい。   More specifically, the selection unit selects a first noise reduction process when the pixel value falls below a threshold value, and selects the first noise reduction process when the pixel value exceeds the threshold value. A second noise reduction process different from that may be selected.

また、前記第2のノイズ低減処理は、前記第1のノイズ低減処理よりも弱いノイズ低減処理またはノイズ低減処理なしであってよい。   The second noise reduction process may be a weaker noise reduction process or no noise reduction process than the first noise reduction process.

前記画像処理装置は、動き領域および非動き領域を検出する動き検出部を備え、前記選択部は、前記画素が前記非動き領域に属する場合には、前記画素値が閾値を下回る場合に前記第1のノイズ低減処理を選択し、前記画素値が前記閾値を上回る場合に前記第2のノイズ低減処理を選択してよい。   The image processing apparatus includes a motion detection unit that detects a motion region and a non-motion region, and the selection unit, when the pixel belongs to the non-motion region, when the pixel value falls below a threshold value, One noise reduction process may be selected, and the second noise reduction process may be selected when the pixel value exceeds the threshold value.

かかる構成によれば、動き領域に対しては弱いノイズ低減処理を施すことにより、動き領域の解像度低下を小さく抑えることができる。特に、動き物体を合成する際に発生するアーティファクトやブラーを抑圧するために、動き領域に短露光画像が使用される場合には、短露光画像の解像度低下を小さく抑えることができる。また、非動き領域においては、短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減させることができ、非動き領域の解像度低下を小さく抑えることが可能である。   According to such a configuration, it is possible to suppress a decrease in resolution of the motion region by performing weak noise reduction processing on the motion region. In particular, when a short-exposure image is used in a motion region in order to suppress artifacts and blur that occur when a moving object is synthesized, it is possible to suppress a reduction in resolution of the short-exposure image. Further, in the non-motion area, it is possible to effectively reduce noise in the boundary area between the short exposure image use area and the long exposure image use area, and it is possible to suppress a decrease in resolution of the non-motion area.

より具体的には、前記選択部は、前記画素が前記動き領域に属する場合には、第3のノイズ低減処理を選択してよい。   More specifically, the selection unit may select a third noise reduction process when the pixel belongs to the motion region.

また、本発明の別の実施形態によれば、短露光画像と長露光画像とを合成する画像処理装置における画像処理方法において、前記短露光画像に対するノイズ低減処理を画素値に基づいて当該画素ごとに選択するステップと、前記ノイズ低減処理を画素ごとに行うステップと、前記ノイズ低減処理が行われた前記短露光画像と長露光画像とを合成するステップと、を備える、画像処理方法が提供される。   According to another embodiment of the present invention, in an image processing method in an image processing apparatus that combines a short exposure image and a long exposure image, noise reduction processing for the short exposure image is performed for each pixel based on a pixel value. And a step of performing the noise reduction process for each pixel, and a step of synthesizing the short-exposure image and the long-exposure image on which the noise reduction process has been performed. The

かかる方法によれば、短露光画像の暗部ノイズを低減することによって、合成画像中でノイズが目立つ領域である短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減され得る。また、かかる構成によれば、ノイズ低減処理の弊害である解像度低下が少なく自然な合成画像が得られる。   According to this method, noise in the boundary area between the short-exposure image use area and the long-exposure image use area, which is a conspicuous area in the composite image, is effectively reduced by reducing dark noise in the short-exposure image. Can be done. Further, according to such a configuration, a natural composite image can be obtained with little reduction in resolution, which is an adverse effect of noise reduction processing.

以上説明したように、本発明によれば、短露光画像および長露光画像を合成する技術において、ノイズ低減処理をより効果的に行うことが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to perform noise reduction processing more effectively in the technique of combining a short exposure image and a long exposure image.

一般的なWDR技術に係る各画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of each image which concerns on a general WDR technique. 本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the image processing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ノイズ低減部の詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of a noise reduction part. 弱フィルタおよび強フィルタそれぞれの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of each of a weak filter and a strong filter. 本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置の選択部の動作例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an operation example of a selection unit of the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態が奏する効果の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the effect which the 1st Embodiment of this invention show | plays. 本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the image processing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ノイズ低減部の詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of a noise reduction part. 本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置の選択部の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the selection part of the image processing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。   In the present specification and drawings, a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets after the same reference numeral. However, when it is not necessary to particularly distinguish each of a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration, only the same reference numerals are given.

(実施形態の概要)
まず、本発明の実施形態の概要を説明する。図1は、一般的なWDR技術に係る各画像の例を示す図である。図1の各画像は、晴天の日に室内から屋外を撮影したシーンであり、短露光画像Img−aでは、窓の外の雲が見えているが室内は非常に暗く映っている。また、長露光画像Img−bでは、室内や人物は適正露光になっているが窓は飽和している。これら2枚の画像を使用画像選択情報Img−cに従って合成すると、合成画像Img−dが得られる。なお、使用画像選択情報Img−cのうち、白領域は、短露光画像を使用する領域を示し、黒領域は長露光画像を使用する領域を示している。
(Outline of the embodiment)
First, an outline of an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of each image according to a general WDR technique. Each image in FIG. 1 is a scene taken outside from the room on a sunny day. In the short-exposure image Img-a, a cloud outside the window is visible, but the room appears very dark. In the long exposure image Img-b, the room and the person are properly exposed, but the window is saturated. When these two images are combined according to the use image selection information Img-c, a combined image Img-d is obtained. In the use image selection information Img-c, the white area indicates an area that uses a short exposure image, and the black area indicates an area that uses a long exposure image.

このようにして合成が行われれば、屋外および屋内ともに視認性が高まるが、短露光画像使用領域と長露光画像使用領域とが切り換わる窓枠部分R1がノイジーになる。短露光画像Img−aでは、窓以外の部分の信号レベルは非常に小さくなっており、短露光画像Img−aの画素値を増幅して得られるノイジーな信号と長露光画像の画素値とを混合して合成画像Img−dに使用すれば、合成画像Img−dのごとく窓枠部分R1の周辺だけノイズが目立ってしまうのである。   If the composition is performed in this way, the visibility increases both outdoors and indoors, but the window frame portion R1 where the short exposure image use area and the long exposure image use area are switched becomes noisy. In the short exposure image Img-a, the signal level of the portion other than the window is very small, and the noisy signal obtained by amplifying the pixel value of the short exposure image Img-a and the pixel value of the long exposure image are obtained. If they are mixed and used in the composite image Img-d, noise will be conspicuous only around the window frame portion R1 as in the composite image Img-d.

本発明の第1の実施形態に係る技術では、短露光画像Img−aの暗部だけに強いノイズ低減処理を適用してから合成する。これによって、従来目立っていた暗部と明部との境界領域におけるノイズを抑えることができる。また、本発明の第2の実施形態に係る技術では、本発明の第1の実施形態に係る技術と動き物体の合成アーティファクト低減処理とを組み合わせる場合に、強いノイズ低減処理を非動き領域の短露光画像の暗部に適用し、動き領域には弱いノイズ低減処理を適用する。これによって、動き物体の解像度低下を防止しつつ、境界ノイズ低減の効果を得ることができる。   In the technique according to the first embodiment of the present invention, synthesis is performed after applying a strong noise reduction process only to the dark part of the short exposure image Img-a. Thereby, noise in the boundary region between the dark part and the bright part, which has been conspicuous conventionally, can be suppressed. Further, in the technology according to the second embodiment of the present invention, when combining the technology according to the first embodiment of the present invention and the moving object synthesis artifact reduction processing, strong noise reduction processing is performed in a short non-motion region. It is applied to the dark part of the exposure image, and weak noise reduction processing is applied to the motion area. Thereby, it is possible to obtain the effect of reducing the boundary noise while preventing the resolution of the moving object from being lowered.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。まず、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aの機能構成について説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aの機能構成を示す図である。図2に示すように、画像処理装置1Aは、センサ10、フレームメモリ20、使用画像選択部30、ノイズ低減部50A、WDR合成部70およびレンジ圧縮部80を備える。以下、画像処理装置1Aが備える各機能ブロックの機能について順次詳細に説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. First, the functional configuration of the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 2, the image processing apparatus 1A includes a sensor 10, a frame memory 20, a use image selection unit 30, a noise reduction unit 50A, a WDR synthesis unit 70, and a range compression unit 80. Hereinafter, the functions of the respective functional blocks provided in the image processing apparatus 1A will be sequentially described in detail.

画像処理装置1Aは、センサ10の露光設定を変えて2枚の画像を連続撮影するが、ここでは短露光撮影を先に行い、その次に長露光撮影を行うものとする。しかし、長露光撮影を先に行い、その次に短露光撮影を行ってもよい。このようにして撮影された短露光画像および長露光画像は、ペアとしてフレームメモリ20に書き込まれる。長露光画像および短露光画像の撮影と撮影された長露光画像および短露光画像のフレームメモリ20への書き込みは、連続的に行われる。   The image processing apparatus 1A changes the exposure setting of the sensor 10 and continuously shoots two images. Here, the short exposure shooting is performed first, and then the long exposure shooting is performed. However, long exposure photography may be performed first and then short exposure photography. The short-exposure image and the long-exposure image photographed in this way are written in the frame memory 20 as a pair. Shooting of the long exposure image and the short exposure image and writing of the captured long exposure image and the short exposure image to the frame memory 20 are continuously performed.

なお、図2に示した例では、画像処理装置1Aは、長露光画像および短露光画像を出力するための共通の系統を1つ有し、センサ10が長露光画像と短露光画像とを時分割で出力することとしたが、長露光画像と短露光画像とが同時に出力されてもよい。かかる場合、画像処理装置1Aは、センサ10から長露光画像を出力するための系統と短露光画像を出力するための系統との2つの系統を有すればよい。それぞれのシャッタータイムは、例えば、撮影対象のダイナミックレンジやセンサ仕様などによって決まる。   In the example shown in FIG. 2, the image processing apparatus 1A has one common system for outputting the long exposure image and the short exposure image, and the sensor 10 sometimes outputs the long exposure image and the short exposure image. Although the output is divided, the long exposure image and the short exposure image may be output simultaneously. In such a case, the image processing apparatus 1A only needs to have two systems, that is, a system for outputting a long exposure image from the sensor 10 and a system for outputting a short exposure image. Each shutter time is determined by, for example, a dynamic range of a subject to be imaged, a sensor specification, and the like.

本発明の実施形態においては、短露光画像および長露光画像という用語を使用するが、これらの用語は、撮影された2つの画像それぞれの絶対的な露光時間を限定するものではない。したがって、露光時間の異なる2つの画像が撮影された場合に、当該2つの画像のうち、相対的に露光時間が短い画像が短露光画像に相当し、相対的に露光時間が長い画像が長露光画像に相当する。   In the embodiments of the present invention, the terms short exposure image and long exposure image are used, but these terms do not limit the absolute exposure time of each of the two captured images. Therefore, when two images with different exposure times are taken, an image with a relatively short exposure time corresponds to a short exposure image and an image with a relatively long exposure time is a long exposure. Corresponds to an image.

センサ10は、外部からの光を撮像素子の受光平面に結像させ、結像された光を電荷量に光電変換し、当該電荷量を電気信号に変換するイメージセンサにより構成される。イメージセンサの種類は特に限定されず、例えば、CCD(Charge Coupled Device)であってもよいし、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)であってもよい。   The sensor 10 is configured by an image sensor that forms an image of light from the outside on the light receiving plane of the image sensor, photoelectrically converts the imaged light into a charge amount, and converts the charge amount into an electric signal. The type of the image sensor is not particularly limited, and may be, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

使用画像選択部30は、フレームメモリ20から読み出した短露光画像と長露光画像とを参照し、長露光画像および短露光画像それぞれの飽和状態や動きなどを検出して、短露光画像と長露光画像とのいずれかを使用画像として選択するための使用画像選択情報を生成する。短露光画像と長露光画像とのいずれかを選択するアルゴリズムとしては様々なアルゴリズムが想定される。   The use image selection unit 30 refers to the short exposure image and the long exposure image read from the frame memory 20, detects the saturation state and movement of each of the long exposure image and the short exposure image, and detects the short exposure image and the long exposure image. Use image selection information for selecting one of the images as the use image is generated. As an algorithm for selecting either the short exposure image or the long exposure image, various algorithms are assumed.

例えば、長露光画像において飽和してしまった領域は短露光画像においては飽和していない可能性が高いため、当該領域の使用画像としては短露光画像を選択すればよい。しかし、この処理だけでは、大きな動きがある領域では輪郭が二重になるなどといったアーティファクトが発生し得る。そのため、動きを検出し、動きに基づいて輪郭が二重になる現象を低減する処理を行ってもよい。かかる処理を含む、短露光画像と長露光画像とのいずれかを選択するアルゴリズムは特に限定されない。   For example, since a region that has been saturated in the long exposure image is highly likely not to be saturated in the short exposure image, the short exposure image may be selected as the use image of the region. However, with this process alone, artifacts such as a double outline may occur in an area where there is a large movement. For this reason, a process of detecting a motion and reducing a phenomenon that a contour becomes double based on the motion may be performed. An algorithm for selecting either a short exposure image or a long exposure image including such processing is not particularly limited.

なお、上記したように使用画像選択情報は短露光画像および長露光画像のいずれを選択するかを示す2値データの集合であってもよいが、長露光画像および短露光画像それぞれをどの程度の比率で混合するかを示す混合比率の集合であってもよい。例えば、使用画像選択部30は、長露光画像の飽和度合いが強いほど、短露光画像の混合比率を大きくしてもよい。また、使用画像選択部30は、短露光画像または長露光画像の動きが大きいほど、短露光画像の混合比率を大きくしてもよい。短露光画像と長露光画像との混合比率を算出するアルゴリズムも特に限定されない。   As described above, the use image selection information may be a set of binary data indicating which of the short exposure image and the long exposure image is to be selected. It may be a set of mixing ratios indicating whether to mix at a ratio. For example, the use image selection unit 30 may increase the mixing ratio of the short-exposure images as the degree of saturation of the long-exposure images increases. In addition, the use image selection unit 30 may increase the mixing ratio of the short exposure image as the movement of the short exposure image or the long exposure image increases. The algorithm for calculating the mixing ratio of the short exposure image and the long exposure image is not particularly limited.

ノイズ低減部50Aは、短露光画像からノイズを低減する。図3は、ノイズ低減部50Aの詳細な構成例を示す図である。図3に示すように、ノイズ低減部50Aは、処理部51および選択部52Aを有している。処理部51は、ノイズ低減処理を画素ごとに行う。図3に示した例では、ノイズ低減処理を画素ごとに行う主体として、弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bが示されている。しかし、弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bは、絶対的な強度を限定するものではない。したがって、強度の異なる2つのフィルタのうち、相対的に強度が小さいフィルタが弱フィルタ51aに相当し、相対的に強度が大きいフィルタが強フィルタ51bに相当する。なお、弱フィルタ51aは、ノイズ低減処理を行わなくてもよい。   The noise reduction unit 50A reduces noise from the short exposure image. FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the noise reduction unit 50A. As illustrated in FIG. 3, the noise reduction unit 50A includes a processing unit 51 and a selection unit 52A. The processing unit 51 performs noise reduction processing for each pixel. In the example illustrated in FIG. 3, the weak filter 51 a and the strong filter 51 b are illustrated as subjects that perform noise reduction processing for each pixel. However, the weak filter 51a and the strong filter 51b do not limit absolute strength. Therefore, of the two filters having different strengths, the filter having a relatively low strength corresponds to the weak filter 51a, and the filter having a relatively high strength corresponds to the strong filter 51b. In addition, the weak filter 51a does not need to perform a noise reduction process.

図4は、弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bそれぞれの構成例を示す図である。図4には、弱フィルタ51aは5タップフィルタであり、強フィルタ51bは13タップフィルタである場合が例として示されている。弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bは、中心タップの画素値と周辺タップの画素値との加算平均を算出することによって中心タップの画素値を算出してよい。この例のように、ノイズ低減強度を大きくするほど周辺タップの数を増やすようにしてもよい。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of each of the weak filter 51a and the strong filter 51b. FIG. 4 shows an example in which the weak filter 51a is a 5-tap filter and the strong filter 51b is a 13-tap filter. The weak filter 51a and the strong filter 51b may calculate the pixel value of the center tap by calculating an average of the pixel value of the center tap and the pixel value of the peripheral tap. As in this example, the number of peripheral taps may be increased as the noise reduction intensity is increased.

しかし、弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bそれぞれの強度はどのように異ならせてもよい。例えば、タップサイズを固定し、弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bは、中心タップの画素値との差分が所定の値よりも小さい1つまたは複数のタップの画素値の加算平均を算出することによって中心タップの画素値を算出してもよい。かかる場合は、所定の値の大きさがノイズ低減処理の強弱に相当する。   However, the strengths of the weak filter 51a and the strong filter 51b may be varied in any way. For example, the tap size is fixed, and the weak filter 51a and the strong filter 51b are calculated by calculating an average of pixel values of one or more taps whose difference from the pixel value of the center tap is smaller than a predetermined value. The pixel value of the tap may be calculated. In such a case, the magnitude of the predetermined value corresponds to the strength of noise reduction processing.

あるいは、タップサイズを固定し、中心タップとの距離に応じた重み係数を各タップに定義して、各タップの画素値と重み係数との畳み込み演算によってノイズ低減を行ってもよい。この場合は、重み係数の分布の違いがノイズ低減処理の強弱となる。このようにして、ノイズ低減処理としては様々な手法が存在するが、ノイズ低減処理の強弱が存在して、テクスチャや鮮鋭感の減退という弊害も存在するような2種のノイズ低減処理が用意できれば、これらの2種のノイズ低減処理は、本発明の実施形態に適用され得る。   Alternatively, the tap size may be fixed, a weight coefficient corresponding to the distance from the center tap may be defined for each tap, and noise reduction may be performed by a convolution operation between the pixel value of each tap and the weight coefficient. In this case, the difference in weight coefficient distribution is the strength of noise reduction processing. In this way, there are various methods for noise reduction processing. However, if two types of noise reduction processing can be prepared, there are strengths of noise reduction processing, and there are also adverse effects such as deterioration of texture and sharpness. These two types of noise reduction processing can be applied to the embodiment of the present invention.

選択部52Aは、短露光画像に対するノイズ低減処理を短露光画像の画素値に基づいて画素ごとに選択する。例えば、選択部52Aは、画素値が閾値を下回る場合には、強フィルタ51bを選択し、画素値が閾値を上回る場合には、弱フィルタ51aを選択する。画素値が閾値と等しい場合には、弱フィルタ51aおよび強フィルタ51bのうち何れが選択されてもよい。選択されたフィルタによってノイズ低減処理がなされた短露光画像は、WDR合成部70に出力される。   The selection unit 52A selects noise reduction processing for the short exposure image for each pixel based on the pixel value of the short exposure image. For example, the selection unit 52A selects the strong filter 51b when the pixel value falls below the threshold value, and selects the weak filter 51a when the pixel value exceeds the threshold value. When the pixel value is equal to the threshold value, either the weak filter 51a or the strong filter 51b may be selected. The short-exposure image that has been subjected to noise reduction processing by the selected filter is output to the WDR synthesis unit 70.

このような構成により、短露光画像の暗部に含まれるノイズが強力に低減される一方で、中間領域から高輝度領域といったノイズがあまり目立たない領域に対しては弱いノイズ低減が適用されることによって、ノイズ低減処理よりも解像度確保が優先される。なお、設定露光比やノイズが目立つ程度などによって最適な閾値が決定されてよい。ノイズ低減部50Aにおいて、暗部ノイズが強力に低減された短露光画像がWDR合成に使用される。   With such a configuration, noise included in a dark portion of a short-exposure image is strongly reduced, while weak noise reduction is applied to an area where noise is not so conspicuous from an intermediate area to a high luminance area. Securing resolution is prioritized over noise reduction processing. Note that the optimum threshold value may be determined depending on the set exposure ratio, the degree of noise, and the like. In the noise reduction unit 50A, a short exposure image in which dark part noise is strongly reduced is used for WDR synthesis.

WDR合成部70は、使用画像選択部30によって生成された使用画像選択情報に基づいて、ノイズ低減部50Aによってノイズ低減処理が行われた短露光画像と長露光画像とを合成することによりWDR合成画像を生成する。具体的には、WDR合成部70は、使用画像選択情報を参照して、短露光画像使用領域には短露光画像を使用し、長露光画像使用領域には長露光画像を使用して合成画像を生成する。合成に際しては、いずれかの画像に対して露光比に応じたゲインを乗じて正規化した上で合成されるのがよい。   The WDR synthesis unit 70 synthesizes the short-exposure image and the long-exposure image that have been subjected to the noise reduction processing by the noise reduction unit 50A based on the use image selection information generated by the use image selection unit 30, thereby performing WDR synthesis. Generate an image. Specifically, the WDR composition unit 70 refers to the use image selection information, uses the short exposure image for the short exposure image use region, and uses the long exposure image for the long exposure image use region. Is generated. At the time of composition, it is preferable to normalize one of the images by multiplying by a gain corresponding to the exposure ratio.

WDR合成部70による合成手法は特に限定されない。例えば、長露光画像を選択する旨を示す値が「0」であり、短露光画像を選択する旨を示す値が「1」である場合を想定する。かかる場合には、WDR合成部70は、使用画像選択情報を構成する混合比率をαとし、長露光画像と短露光画像とにおいて対応する画素について、α×(短露光画像の画素値)+(1−α)×(長露光画像の画素値)を算出し、算出結果を合成後の画像(WDR画像)とすることができる。   The combining method by the WDR combining unit 70 is not particularly limited. For example, it is assumed that a value indicating that a long exposure image is selected is “0” and a value indicating that a short exposure image is selected is “1”. In such a case, the WDR synthesizing unit 70 sets α as the mixing ratio constituting the used image selection information, and α × (pixel value of the short exposure image) + (pixel value) corresponding to the long exposure image and the short exposure image. 1−α) × (pixel value of the long exposure image) can be calculated, and the calculation result can be used as a combined image (WDR image).

レンジ圧縮部80は、ダイナミックレンジの広い画像信号のビットレンジを所定のビットレンジに収めるための圧縮処理を、WDR合成部70により生成されたWDR画像に対して行う。センサ10の分解能が12ビットだとすれば、WDR信号は16ビット程度に拡張されるが、レンジ圧縮部80は、この信号を、後段の汎用的な画像信号処理の入力仕様に合わせて、例えば12ビットに再度圧縮する。かかる圧縮処理としては、ルックアップテーブル(LUT)に従ったトーンマッピングが用いられてよいが、特にどのような手法が用いられてもよい。   The range compression unit 80 performs compression processing on the WDR image generated by the WDR synthesis unit 70 so that the bit range of the image signal having a wide dynamic range falls within a predetermined bit range. If the resolution of the sensor 10 is 12 bits, the WDR signal is expanded to about 16 bits. However, the range compression unit 80 adjusts this signal according to the input specifications for general-purpose image signal processing at the subsequent stage, for example, Compress again to 12 bits. As such compression processing, tone mapping according to a look-up table (LUT) may be used, but any method may be used.

レンジ圧縮部80の後段は、例えば、ベイヤーデータからRGBプレーンを生成するデモザイク部、輪郭強調部、カラーマネージメントなどを含む画像処理エンジンに接続される。そのため、レンジ圧縮部80からの出力信号のデータ量は、例えば、画像処理エンジンへの入力データのサイズに適合するように(例えば、12bit程度に)調整されるのが好ましい。単純にデータサイズを低下させるだけでは暗い画像に変換されてしまうため、人間の視覚特性に近づくように高輝度側が強く圧縮されるとよい。   The subsequent stage of the range compression unit 80 is connected to, for example, an image processing engine including a demosaic unit that generates an RGB plane from Bayer data, a contour enhancement unit, and color management. Therefore, it is preferable that the data amount of the output signal from the range compression unit 80 is adjusted so as to match the size of the input data to the image processing engine (for example, about 12 bits). If the data size is simply reduced, the image is converted into a dark image. Therefore, it is preferable that the high luminance side is strongly compressed so as to approximate human visual characteristics.

以上においては、1つの閾値を上回るか下回るかによって2種類のノイズ低減処理のうちの何れかを選択する例について説明したが、閾値は2つ以上設けられていてもよい。例えば、閾値が2つ設けられる場合、これらの閾値によって区切られる3つの領域のうちの何れの領域に該当するかによって3種類のノイズ低減処理のうちの何れかを選択することとしてもよい。   In the above, an example in which one of the two types of noise reduction processing is selected depending on whether the threshold value is higher or lower than one threshold value has been described, but two or more threshold values may be provided. For example, when two threshold values are provided, one of the three types of noise reduction processing may be selected depending on which of the three regions divided by these threshold values corresponds.

また、以上においては、露光量の異なる2種類の画像(短露光画像および長露光画像)を撮影して合成する例を説明した。しかし、合成に使用される画像の種類は特に限定されない。例えば、露光量の異なる3種類以上の画像を撮影して合成する例にも本実施形態は適用され得る。   In the above description, an example in which two types of images (short exposure image and long exposure image) having different exposure amounts are taken and combined has been described. However, the type of image used for composition is not particularly limited. For example, the present embodiment can be applied to an example in which three or more types of images having different exposure amounts are captured and combined.

ここで、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aの選択部52Aの動作例についてさらに説明する。図5は、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aの選択部52Aの動作例を示すフローチャートである。なお、図5に示した選択部52Aの動作例は、一例に過ぎないため、選択部52Aの動作は、図5に示した例に限定されない。   Here, an operation example of the selection unit 52A of the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention will be further described. FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the selection unit 52A of the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention. Note that the operation example of the selection unit 52A illustrated in FIG. 5 is merely an example, and the operation of the selection unit 52A is not limited to the example illustrated in FIG.

図5に示すように、選択部52Aは、短露光画像を構成する各画素について、以下に示すようなフィルタ選択を行う。すなわち、選択部52Aは、短露光画像の画素値が閾値を上回る場合には(ステップS11において「No」)、弱フィルタ51aを選択する(ステップS12)。一方、選択部52Aは、短露光画像の画素値が閾値を下回る場合には(ステップS11において「Yes」)、強フィルタ51bを選択する(ステップS13)。WDR合成部70には、選択されたフィルタによってノイズ低減された短露光画像が出力される。その後、長露光画像と選択されたフィルタによってノイズ低減された短露光画像とがWDR合成部70によって合成される。   As illustrated in FIG. 5, the selection unit 52A performs filter selection as described below for each pixel constituting the short exposure image. That is, when the pixel value of the short exposure image exceeds the threshold value (“No” in Step S11), the selection unit 52A selects the weak filter 51a (Step S12). On the other hand, when the pixel value of the short exposure image is below the threshold value (“Yes” in step S11), the selection unit 52A selects the strong filter 51b (step S13). The WDR synthesis unit 70 outputs a short exposure image with noise reduced by the selected filter. Thereafter, the long-exposure image and the short-exposure image whose noise is reduced by the selected filter are combined by the WDR combining unit 70.

続いて、本発明の第1の実施形態が奏する効果の例を説明する。図6は、本発明の第1の実施形態が奏する効果の例を説明するための図である。図6を参照すると、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aによって生成された合成画像Img−eが示されている。合成画像Img−eを参照すると、短露光画像の暗部ノイズを低減することによって、合成画像中でノイズが目立つ領域である短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減されている。   Then, the example of the effect which the 1st Embodiment of this invention has is demonstrated. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the effect achieved by the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a composite image Img-e generated by the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention is shown. Referring to the composite image Img-e, the noise in the boundary region between the short exposure image use region and the long exposure image use region, which is a region where noise is conspicuous in the composite image, is effectively reduced by reducing the dark noise of the short exposure image. Has been reduced.

また、ノイズ低減処理の弊害である解像度低下が少なく自然な合成画像が得られている。その他、従来技術と比較して、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aは、動画にも適用可能である点、ダイナミックレンジも低下しない点、動き領域の合成アーティファクト低減処理との高い親和性を有する点なども特徴である。   In addition, a natural composite image is obtained with little reduction in resolution, which is an adverse effect of noise reduction processing. In addition, compared with the prior art, the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention can be applied to moving images, the dynamic range does not decrease, and the motion region synthesis artifact reduction processing It is also characterized by high affinity.

(第2の実施形態)
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第1の実施形態においては、動き検出情報を参照せずにノイズ低減処理を選択する例を説明した。しかし、例えば、動き領域に対して強いノイズ低減処理を施せば、動き領域の解像度が大きく低下してしまう可能性がある(動き物体のテクスチャが大きく減衰してしまう可能性がある)。
(Second Embodiment)
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment of the present invention, the example in which the noise reduction process is selected without referring to the motion detection information has been described. However, for example, if a strong noise reduction process is performed on the motion region, the resolution of the motion region may be greatly reduced (the texture of the moving object may be greatly attenuated).

例えば、動き物体を合成する際に発生するアーティファクトやブラーを抑圧するために、WDR合成部70において動き領域に短露光画像が使用される場合には、この短露光画像の解像度が大きく低下してしまう可能性がある。そこで、本発明の第2の実施形態においては、動き検出情報を利用してノイズ低減処理を選択する例を説明する。   For example, when a short exposure image is used in the motion region in the WDR synthesis unit 70 in order to suppress artifacts and blur that occur when a moving object is synthesized, the resolution of the short exposure image is greatly reduced. There is a possibility. Thus, in the second embodiment of the present invention, an example in which noise reduction processing is selected using motion detection information will be described.

図7は、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置1Bの機能構成を示す図である。図7に示すように、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置1Bは、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aと比較して、フレームメモリ20の後段に動き検出部40をさらに備える。また、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aと比較して、ノイズ低減部50の機能が異なる。以下、動き検出部40およびノイズ低減部50Bについて主に説明する。   FIG. 7 is a diagram showing a functional configuration of an image processing apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the image processing apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention detects motion in the subsequent stage of the frame memory 20 compared to the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention. A unit 40 is further provided. Moreover, the function of the noise reduction part 50 differs compared with 1 A of image processing apparatuses which concern on the 1st Embodiment of this invention. Hereinafter, the motion detection unit 40 and the noise reduction unit 50B will be mainly described.

動き検出部40は、動きを検出して動き検出情報を生成する。動きの検出手法は限定されないが、短露光画像および長露光画像から動きを検出する場合には、いずれかの画像に対して露光比に応じたゲインを乗じて正規化した上で差分を算出するのがよい。また、動き検出情報の生成手法は特に限定されない。例えば、動き検出部40は、短露光画像と長露光画像とに基づいて検出した動きと閾値との関係に基づいて動き検出情報を生成すればよい。   The motion detection unit 40 detects motion and generates motion detection information. Although the motion detection method is not limited, when motion is detected from a short exposure image and a long exposure image, the difference is calculated after normalizing by multiplying one of the images by a gain according to the exposure ratio. It is good. Further, the method for generating motion detection information is not particularly limited. For example, the motion detection unit 40 may generate the motion detection information based on the relationship between the motion detected based on the short exposure image and the long exposure image and the threshold value.

具体的には、動き検出部40は、短露光画像と長露光画像とにおいて、対応する領域の画素値または勾配の差分を検出し、差分が閾値より大きい領域を動き領域として検出してよい。一方、動き検出部40は、差分が閾値より小さい領域を非動き領域として検出してよい。差分が閾値と同一の領域はいずれの領域として検出されてもよい。動き検出部40は、このような検出結果を動き検出情報として生成してよい。   Specifically, the motion detection unit 40 may detect a difference between pixel values or gradients of corresponding regions in the short-exposure image and the long-exposure image, and detect a region where the difference is larger than a threshold as a motion region. On the other hand, the motion detection unit 40 may detect a region where the difference is smaller than the threshold as a non-motion region. An area where the difference is the same as the threshold value may be detected as any area. The motion detection unit 40 may generate such a detection result as motion detection information.

ノイズ低減部50Bは、短露光画像からノイズを低減する。図8は、ノイズ低減部50Bの詳細な構成例を示す図である。図8に示すように、ノイズ低減部50Bは、処理部51および選択部52Bを有している。選択部52Bは、画素が非動き領域に属する場合、画素値が閾値を下回る場合に強フィルタ51bを選択する。これにより、本発明の第1の実施形態と同様に、合成画像中でノイズが目立つ領域である短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減することが可能である。   The noise reduction unit 50B reduces noise from the short exposure image. FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the noise reduction unit 50B. As illustrated in FIG. 8, the noise reduction unit 50B includes a processing unit 51 and a selection unit 52B. When the pixel belongs to the non-motion region, the selection unit 52B selects the strong filter 51b when the pixel value falls below the threshold value. As a result, as in the first embodiment of the present invention, it is possible to effectively reduce the noise in the boundary area between the short exposure image use area and the long exposure image use area, which is an area where noise is conspicuous in the composite image. Is possible.

また、選択部52Bは、画素が非動き領域に属する場合、画素値が閾値を上回る場合に弱フィルタ51aを選択する。これにより、本発明の第1の実施形態と同様に、ノイズがあまり目立たない領域に対しては弱いノイズ低減が適用されることによって、ノイズ低減処理よりも解像度確保が優先される。なお、本発明の第1の実施形態と同様に、弱フィルタ51aは、ノイズ低減処理を行わなくてもよい。   In addition, when the pixel belongs to the non-motion region, the selection unit 52B selects the weak filter 51a when the pixel value exceeds the threshold value. As a result, as in the first embodiment of the present invention, a weak noise reduction is applied to a region where noise is not so conspicuous, whereby priority is given to ensuring the resolution over the noise reduction processing. Note that, similarly to the first embodiment of the present invention, the weak filter 51a may not perform noise reduction processing.

一方、選択部52Bは、画素が動き領域に属する場合には、弱フィルタ51aを選択する。これにより、動き領域の解像度が大きく低下してしまう可能性が低減される(動き物体のテクスチャが大きく減衰してしまう可能性が低減される)。なお、ここでは、画素が動き領域に属する場合に、弱フィルタ51aが選択される例を説明するが、強フィルタ51bよりも弱いフィルタであれば、弱フィルタ51aと異なるフィルタが選択されてもよい。   On the other hand, when the pixel belongs to the motion region, the selection unit 52B selects the weak filter 51a. As a result, the possibility that the resolution of the moving area is greatly reduced is reduced (the possibility that the texture of the moving object is greatly attenuated) is reduced. Here, an example in which the weak filter 51a is selected when the pixel belongs to the motion region will be described. However, if the filter is weaker than the strong filter 51b, a filter different from the weak filter 51a may be selected. .

ここで、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置1Bの選択部52Bの動作例についてさらに説明する。図9は、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置1Bの選択部52Bの動作例を示すフローチャートである。なお、図9に示した選択部52Bの動作例は、一例に過ぎないため、選択部52Bの動作は、図9に示した例に限定されない。   Here, an operation example of the selection unit 52B of the image processing apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention will be further described. FIG. 9 is a flowchart showing an operation example of the selection unit 52B of the image processing apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention. Note that the operation example of the selection unit 52B illustrated in FIG. 9 is merely an example, and the operation of the selection unit 52B is not limited to the example illustrated in FIG.

図9に示すように、選択部52Bは、短露光画像を構成する各画素について、以下に示すようなフィルタ選択を行う。すなわち、選択部52Bは、短露光画像の画素が動き領域に属する場合には(ステップS10において「Yes」)、弱フィルタ51aを選択する(ステップS14)。一方、選択部52Bは、短露光画像の画素が非動き領域に属する場合には(ステップS10において「No」)、ステップS11に進む。   As illustrated in FIG. 9, the selection unit 52B performs filter selection as described below for each pixel constituting the short exposure image. That is, when the pixel of the short exposure image belongs to the motion region (“Yes” in step S10), the selection unit 52B selects the weak filter 51a (step S14). On the other hand, when the pixel of the short exposure image belongs to the non-motion region (“No” in step S10), the selection unit 52B proceeds to step S11.

そして、選択部52Bは、短露光画像の画素値が閾値を上回る場合には(ステップS11において「No」)、弱フィルタ51aを選択する(ステップS12)。一方、選択部52Bは、短露光画像の画素値が閾値を下回る場合には(ステップS11において「Yes」)、強フィルタ51bを選択する(ステップS13)。WDR合成部70には、選択されたフィルタによってノイズ低減された短露光画像が出力される。その後、長露光画像と選択されたフィルタによってノイズ低減された短露光画像とがWDR合成部70によって合成される。   When the pixel value of the short-exposure image exceeds the threshold value (“No” in step S11), the selection unit 52B selects the weak filter 51a (step S12). On the other hand, when the pixel value of the short exposure image is below the threshold value (“Yes” in step S11), the selection unit 52B selects the strong filter 51b (step S13). The WDR synthesis unit 70 outputs a short exposure image with noise reduced by the selected filter. Thereafter, the long-exposure image and the short-exposure image whose noise is reduced by the selected filter are combined by the WDR combining unit 70.

なお、図9には、画素が動き領域に属する場合に、弱フィルタ51aが選択される例が示されているが、強フィルタ51bよりも弱いフィルタであれば、弱フィルタ51aと異なるフィルタが選択されてもよいことは既に説明した通りである。   FIG. 9 shows an example in which the weak filter 51a is selected when the pixel belongs to the motion region. However, if the filter is weaker than the strong filter 51b, a filter different from the weak filter 51a is selected. It may be done as already described.

続いて、本発明の第2の実施形態が奏する効果の例を説明する。本発明の第2の実施形態によれば、動き領域に対しては弱いノイズ低減処理を施すことにより、動き領域の解像度低下を小さく抑えることができる。特に、動き物体を合成する際に発生するアーティファクトやブラーを抑圧するために、動き領域に短露光画像が使用される場合には、短露光画像の解像度低下を小さく抑えることができる。また、非動き領域においては、短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減させることができ、非動き領域の解像度低下を小さく抑えることが可能である。   Then, the example of the effect which the 2nd Embodiment of this invention has is demonstrated. According to the second embodiment of the present invention, by performing a weak noise reduction process on the motion region, it is possible to suppress a decrease in resolution of the motion region. In particular, when a short-exposure image is used in a motion region in order to suppress artifacts and blur that occur when a moving object is synthesized, it is possible to suppress a reduction in resolution of the short-exposure image. Further, in the non-motion area, it is possible to effectively reduce noise in the boundary area between the short exposure image use area and the long exposure image use area, and it is possible to suppress a decrease in resolution of the non-motion area.

以上、本発明の第1の実施形態および第2の実施形態について説明した。本発明の第1の実施形態によれば、短露光画像と長露光画像とを合成する画像処理装置1Aにおいて、短露光画像に対するノイズ低減処理を短露光画像の画素値に基づいて画素ごとに選択する選択部52Aと、ノイズ低減処理を画素ごとに行う処理部51と、ノイズ低減処理が行われた短露光画像と長露光画像とを合成するWDR合成部70と、を備える、画像処理装置1Aが提供される。   Heretofore, the first embodiment and the second embodiment of the present invention have been described. According to the first embodiment of the present invention, in the image processing apparatus 1A that combines a short-exposure image and a long-exposure image, noise reduction processing for the short-exposure image is selected for each pixel based on the pixel value of the short-exposure image. The image processing apparatus 1A includes a selection unit 52A that performs processing, a processing unit 51 that performs noise reduction processing for each pixel, and a WDR synthesis unit 70 that combines the short-exposure image and the long-exposure image that have undergone noise reduction processing. Is provided.

かかる構成によれば、短露光画像の暗部ノイズを低減することによって、合成画像中でノイズが目立つ領域である短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減されている。また、ノイズ低減処理の弊害である解像度低下が少なく自然な合成画像が得られている。その他、従来技術と比較して、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置1Aは、動画にも適用可能である点、ダイナミックレンジも低下しない点、動き領域の合成アーティファクト低減処理との高い親和性を有する点なども特徴である。   According to such a configuration, noise in the boundary area between the short-exposure image use area and the long-exposure image use area, which is a conspicuous area in the composite image, is effectively reduced by reducing dark noise in the short-exposure image. Has been. In addition, a natural composite image is obtained with little reduction in resolution, which is an adverse effect of noise reduction processing. In addition, compared with the prior art, the image processing apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention can be applied to moving images, the dynamic range does not decrease, and the motion region synthesis artifact reduction processing It is also characterized by high affinity.

また、本発明の第2の実施形態によれば、動き領域および非動き領域を検出する動き検出部40を備え、選択部52Bは、画素が非動き領域に属する場合には、画素値が閾値を下回る場合に第1のノイズ低減処理を選択し、画素値が閾値を上回る場合に第2のノイズ低減処理を選択する、画像処理装置1Bが提供される。   In addition, according to the second embodiment of the present invention, the motion detection unit 40 that detects the motion region and the non-motion region is provided, and the selection unit 52B has a pixel value that is a threshold value when the pixel belongs to the non-motion region. The image processing device 1B is provided that selects the first noise reduction process when the pixel value is lower than the threshold value and selects the second noise reduction process when the pixel value exceeds the threshold value.

かかる構成によれば、動き領域に対しては弱いノイズ低減処理を施すことにより、動き領域の解像度低下を小さく抑えることができる。特に、動き物体を合成する際に発生するアーティファクトやブラーを抑圧するために、動き領域に短露光画像が使用される場合には、短露光画像の解像度低下を小さく抑えることができる。また、非動き領域においては、短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減させることができ、非動き領域の解像度低下を小さく抑えることが可能である。   According to such a configuration, it is possible to suppress a decrease in resolution of the motion region by performing weak noise reduction processing on the motion region. In particular, when a short-exposure image is used in a motion region in order to suppress artifacts and blur that occur when a moving object is synthesized, it is possible to suppress a reduction in resolution of the short-exposure image. Further, in the non-motion area, it is possible to effectively reduce noise in the boundary area between the short exposure image use area and the long exposure image use area, and it is possible to suppress a decrease in resolution of the non-motion area.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

ワイドダイナミックレンジ技術は、ネットワークカメラの差別化技術として特に重要視されている。本発明の実施形態は、従来技術で大きな問題となっていた短露光画像使用領域と長露光画像使用領域との境界領域のノイズを効果的に低減することができる。また、本発明の実施形態は、動き物体や静止領域の解像度低下といった弊害も小さく抑えることができる点、構成が簡単で小さい回路規模で実現可能である点、フレームレートには影響がなく動画性能を落とさない点、ダイナミックレンジが低下しない点、動き領域の合成アーティファクト低減処理との高い親和性など、優れた点が多い技術である。   Wide dynamic range technology is particularly important as a network camera differentiation technology. The embodiment of the present invention can effectively reduce the noise in the boundary area between the short exposure image use area and the long exposure image use area, which has been a big problem in the prior art. In addition, the embodiment of the present invention can suppress the adverse effects such as a reduction in resolution of moving objects and still areas, can be realized with a simple configuration and a small circuit scale, and does not affect the frame rate, and has a moving image performance. This technology has many excellent points, such as the ability to reduce the dynamic range, the dynamic range does not decrease, and the motion region synthesis artifact reduction processing.

1(1A、1B) 画像処理装置
10 センサ
20 フレームメモリ
30 使用画像選択部
40 動き検出部
50(50A、50B) ノイズ低減部
51 処理部
51a 弱フィルタ
51b 強フィルタ
52(52A、52B) 選択部
70 WDR合成部
80 レンジ圧縮部

1 (1A, 1B) Image processing device 10 Sensor 20 Frame memory 30 Used image selection unit 40 Motion detection unit 50 (50A, 50B) Noise reduction unit 51 Processing unit 51a Weak filter 51b Strong filter 52 (52A, 52B) Selection unit 70 WDR synthesis unit 80 Range compression unit

Claims (2)

短露光画像と長露光画像とを合成する画像処理装置において、
動き領域および非動き領域を検出する動き検出部と、
前記短露光画像に対するノイズ低減処理を前記短露光画像の画素値に基づいて画素ごとに選択する選択部と、
前記ノイズ低減処理を画素ごとに行う処理部と、
前記ノイズ低減処理が行われた前記短露光画像と長露光画像とを合成する合成部と、
を備え、
前記選択部は、前記画素が前記非動き領域に属する場合には、前記画素値が閾値を下回る場合に第1のノイズ低減処理を選択し、前記画素値が前記閾値を上回る場合に前記第1のノイズ低減処理とは異なる第2のノイズ低減処理を選択し、前記画素が前記動き領域に属する場合には、第3のノイズ低減処理を選択し、
前記第2のノイズ低減処理は、前記第1のノイズ低減処理よりも弱いノイズ低減処理であり、前記第3のノイズ低減処理が実行されるフィルタと同一のフィルタによって実行される、
画像処理装置。
In an image processing apparatus that combines a short exposure image and a long exposure image,
A motion detector for detecting a motion region and a non-motion region;
A selection unit that selects a noise reduction process for the short exposure image for each pixel based on a pixel value of the short exposure image;
A processing unit that performs the noise reduction processing for each pixel;
A combining unit that combines the short-exposure image and the long-exposure image that have undergone the noise reduction processing;
With
When the pixel belongs to the non-motion region, the selection unit selects a first noise reduction process when the pixel value is lower than a threshold value, and the first noise when the pixel value is higher than the threshold value. A second noise reduction process that is different from the noise reduction process is selected, and if the pixel belongs to the motion region, a third noise reduction process is selected,
The second noise reduction process is a noise reduction process weaker than the first noise reduction process, and is executed by the same filter as the filter on which the third noise reduction process is executed.
Image processing device.
短露光画像と長露光画像とを合成する画像処理装置における画像処理方法において、
動き領域および非動き領域を検出するステップと、
前記短露光画像に対するノイズ低減処理を画素値に基づいて当該画素ごとに選択するステップと、
前記ノイズ低減処理を画素ごとに行うステップと、
前記ノイズ低減処理が行われた前記短露光画像と長露光画像とを合成するステップと、
を備え、
前記画素が前記非動き領域に属する場合には、前記画素値が閾値を下回る場合に第1のノイズ低減処理を選択し、前記画素値が前記閾値を上回る場合に前記第1のノイズ低減処理とは異なる第2のノイズ低減処理を選択し、前記画素が前記動き領域に属する場合には、第3のノイズ低減処理を選択し、
前記第2のノイズ低減処理は、前記第1のノイズ低減処理よりも弱いノイズ低減処理であり、前記第3のノイズ低減処理が実行されるフィルタと同一のフィルタによって実行される、
画像処理方法。




In an image processing method in an image processing apparatus that combines a short exposure image and a long exposure image,
Detecting a motion region and a non-motion region;
Selecting noise reduction processing for the short exposure image for each pixel based on a pixel value;
Performing the noise reduction processing for each pixel;
Combining the short-exposure image and the long-exposure image that have undergone the noise reduction processing;
With
When the pixel belongs to the non-motion region, the first noise reduction process is selected when the pixel value is below a threshold value, and the first noise reduction process is selected when the pixel value is above the threshold value. Select a different second noise reduction process, and if the pixel belongs to the motion region, select a third noise reduction process,
The second noise reduction process is a noise reduction process weaker than the first noise reduction process, and is executed by the same filter as the filter on which the third noise reduction process is executed.
Image processing method.




JP2014131411A 2014-06-26 2014-06-26 Image processing apparatus and image processing method Active JP6324235B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014131411A JP6324235B2 (en) 2014-06-26 2014-06-26 Image processing apparatus and image processing method
KR1020140158905A KR102199472B1 (en) 2014-06-26 2014-11-14 Apparatus and method for processing image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014131411A JP6324235B2 (en) 2014-06-26 2014-06-26 Image processing apparatus and image processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016010121A JP2016010121A (en) 2016-01-18
JP6324235B2 true JP6324235B2 (en) 2018-05-16

Family

ID=55165433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014131411A Active JP6324235B2 (en) 2014-06-26 2014-06-26 Image processing apparatus and image processing method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6324235B2 (en)
KR (1) KR102199472B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7374630B2 (en) 2019-07-09 2023-11-07 キヤノン株式会社 Imaging device and its driving method
CN111583144B (en) * 2020-04-30 2023-08-25 深圳市商汤智能传感科技有限公司 Image noise reduction method and device, electronic equipment and storage medium
CN113905185B (en) * 2021-10-27 2023-10-31 锐芯微电子股份有限公司 Image processing method and device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3426139B2 (en) * 1998-08-18 2003-07-14 松下電器産業株式会社 Video signal processing method and apparatus, and imaging apparatus
JP2009152669A (en) 2007-12-18 2009-07-09 Sony Corp Imaging apparatus, imaging processing method and imaging control program
JP5213604B2 (en) * 2008-09-17 2013-06-19 三洋電機株式会社 Imaging device
JP5220657B2 (en) 2009-02-26 2013-06-26 オリンパス株式会社 Imaging apparatus and image processing program
JP5857444B2 (en) 2011-05-12 2016-02-10 株式会社ニコン Imaging device
JP5784426B2 (en) 2011-09-06 2015-09-24 オリンパス株式会社 Imaging device
JP5822739B2 (en) * 2012-01-26 2015-11-24 三菱電機株式会社 Image processing apparatus, method, and program
JP6045894B2 (en) * 2012-11-30 2016-12-14 ハンファテクウィン株式会社Hanwha Techwin Co.,Ltd. Image processing apparatus and image processing method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102199472B1 (en) 2021-01-06
JP2016010121A (en) 2016-01-18
KR20160001582A (en) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8363131B2 (en) Apparatus and method for local contrast enhanced tone mapping
US20120019686A1 (en) Image synthesizing device, image synthesizing method and computer readable medium
JP5887303B2 (en) Image signal processing apparatus, imaging apparatus, and image processing program
JP2008104009A (en) Imaging apparatus and method
WO2015119271A1 (en) Image processing device, imaging device, image processing method, computer-processable non-temporary storage medium
JP2013162431A (en) Image signal processing apparatus, imaging apparatus, and image processing program
KR100933556B1 (en) Color image processing apparatus and method for extending the dynamic range
JP2015204488A (en) Motion detection apparatus and motion detection method
JP6324235B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6227935B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6543787B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
US9460492B2 (en) Apparatus and method for image processing
JP6376339B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6563646B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP5146500B2 (en) Image composition apparatus, image composition method, and program
JP6173027B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6200687B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6121234B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
KR102170697B1 (en) Image processing apparatus and image processing method
KR102182696B1 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP6858073B2 (en) Image processing device, image processing method, and program
WO2022158010A1 (en) Image processing method
JP6849351B2 (en) Image processing equipment, image processing methods, and programs

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180314

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180403

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180410

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6324235

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250