JP6423163B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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また、第1の態様に係る画像処理装置によれば、第2の補正値設定部は、第1の補正値と、ブロック毎の活発性評価値とに基づいて、補正処理に用いるブロック毎の第2の補正値を設定する。このように、入力画像全体の第2画像データに基づいて設定される第1の補正値と、ブロック毎の活発性評価値とに基づいて、ブロック毎の第2の補正値を設定することにより、入力画像全体の周波数成分値とブロックの属性とに応じて、ブロック毎に適切な補正処理を実行することができる。その結果、ブロック毎のノイズ除去効果を向上できるため、画像全体として画質を向上することが可能となる。
また、第1の態様に係る画像処理装置によれば、第2の補正値設定部は、周波数成分別に任意の乗数が設定されたマスクを、活発性評価値に応じて複数種類保持しており、演算部によって算出された活発性評価値に対応するマスクを用いて第1の補正値のマスキングを行うことによって、第2の補正値を設定する。その結果、ブロック毎の活発性評価値に応じた第2の補正値を、第1の補正値から簡易かつ適切に設定することが可能となる。
本発明の第9の態様に係る画像処理装置は、第1〜第8のいずれか一つの態様に係る画像処理装置において特に、前記変換部、前記量子化部、及び前記補正部は、入力画像から部分的に重複するように抽出された複数のブロックに関して順次に処理を行い、出力画像のうち複数のブロックが重複する画像部分については、重複する複数のブロックから求めた最適値が当該画像部分の画像データとして出力されることを特徴とするものである。
第9の態様に係る画像処理装置によれば、変換部、量子化部、及び補正部は、入力画像から部分的に重複するように抽出された複数のブロックに関して順次に処理を行う。このように、ブロックの一部を互いにオーバーラップさせることにより、ブロックノイズの発生を抑制することが可能となる。また、出力画像のうち複数のブロックが重複する画像部分については、重複する複数のブロックから求めた最適値が当該画像部分の画像データとして出力される。このように、重複部分については複数ブロックから求めた最適値(例えば平均値)を出力することにより、画質の劣化を回避しつつ高いノイズ除去効果を実現することが可能となる。
本発明の第10の態様に係る画像処理装置は、第1〜第8のいずれか一つの態様に係る画像処理装置において特に、前記変換部、前記量子化部、及び前記補正部は、入力画像から部分的に重複するように抽出された複数のブロックに関して順次に処理を行い、出力画像のうち複数のブロックが重複する画像部分については、今回のブロックに関する処理における当該画像部分の出力データが、次回のマクロブロックに関する処理における当該画像部分の入力データとして使用されることを特徴とするものである。
第10の態様に係る画像処理装置によれば、変換部、量子化部、及び補正部は、入力画像から部分的に重複するように抽出された複数のブロックに関して順次に処理を行う。このように、ブロックの一部を互いにオーバーラップさせることにより、ブロックノイズの発生を抑制することが可能となる。また、出力画像のうち複数のブロックが重複する画像部分については、今回のブロックに関する処理における当該画像部分の出力データが、次回のマクロブロックに関する処理における当該画像部分の入力データとして使用される。従って、複数のブロックを順次に処理する一連の流れの中で同一画像部分について実質的に複数回のノイズ除去処理が行われるため、重複する複数のブロックの出力値から最適値を求める場合と比較して、処理時間を短縮することが可能となる。
また、第13の態様に係る画像処理方法によれば、ステップ(F)では、第1の補正値と、ブロック毎の活発性評価値とに基づいて、補正処理に用いるブロック毎の第2の補正値が設定される。このように、入力画像全体の第2画像データに基づいて設定される第1の補正値と、ブロック毎の活発性評価値とに基づいて、ブロック毎の第2の補正値を設定することにより、入力画像全体の周波数成分値とブロックの属性とに応じて、ブロック毎に適切な補正処理を実行することができる。その結果、ブロック毎のノイズ除去効果を向上できるため、画像全体として画質を向上することが可能となる。
また、第13の態様に係る画像処理装置によれば、ステップ(F)では、周波数成分別に任意の乗数が設定されたマスクが、活発性評価値に応じて複数種類保持されており、ステップ(E)によって算出された活発性評価値に対応するマスクを用いて第1の補正値のマスキングを行うことによって、第2の補正値が設定される。その結果、ブロック毎の活発性評価値に応じた第2の補正値を、第1の補正値から簡易かつ適切に設定することが可能となる。
フィルタ18は、マクロブロック内の各画素の画素値をCURR(i,j)として、下記式(1)で示される演算を行うことにより、各画素の重み付き平均値GAUS(i,j)を算出する。
演算部19は、下記式(2)で示される演算を行うことにより、各画素の画素値CURR(i,j)と、各画素の重み付き平均値GAUS(i,j)との差分絶対値和を算出する。そして、下記式(3)で示される演算を行うことにより、当該差分絶対値和のマクロブロック内平均値として、マクロブロック毎のノイズ値NOISE(MB)を算出する。
図3は、設定部21による量子化値QP(PIC)の設定処理を説明するための図である。演算部19は、入力画像内の全てのマクロブロックに関するノイズ値NOISE(MB)の平均値として、ノイズ値NOISE(PIC)を算出する。設定部21は、ノイズ値NOISE(PIC)毎の最適な量子化値QP(PIC)を記述したルックアップテーブルを保持している。設定部21は、重み付き平均値GAUS(i,j)と画素数とのヒストグラム内における、重み付き平均値GAUS(i,j)の分布範囲で、当該ルックアップテーブルを正規化する。そして、正規化後のルックアップテーブルを用いることにより、ノイズ値NOISE(PIC)に対応する量子化値を、入力画像に関する量子化値QP(PIC)として設定する。図3に示すように、設定部21は、ノイズ値NOISE(PIC)が高いほど高い量子化値QP(PIC)を設定する。
図4〜8は、設定部23によるスケーリングマトリクスSM(PIC)の設定処理を説明するための図である。まず設定部23は、設定部21と同様の手法によって量子化値QP(PIC)を求める。
画像処理装置1においては、8行×8列のマクロブロックに対して、4画素ずらした位置から次のマクロブロックを抽出して画像データD1とすることにより、マクロブロックのオーバーラップ処理が行われる。なお、画素のずらし幅は4画素に限らず、任意のずらし幅を設定することができる。ずらし幅が小さくなるほど、処理時間は長くなるが、画質は向上する。
演算部20は、下記式(4)で示される演算を行うことにより、重み付き平均値のマクロブロック内平均値AVE_BLKを算出する。次に、下記式(5)で示される演算を行うことにより、各画素の重み付き平均値GAUS(i,j)と、ブロック内平均値AVE_BLKとの差分絶対値和を算出する。そして、下記式(6)で示される演算を行うことにより、当該差分絶対値和のマクロブロック内平均値として、マクロブロック毎の活発性評価値ACT(MB)を算出する。
図10は、設定部22による量子化値QP(MB)の第1の設定処理を説明するための図である。設定部22は、量子化値QP(PIC)と活発性評価値ACT(MB)とに基づいて、量子化値QP(MB)を設定する。設定部22は、活発性評価値ACT(MB)毎の最適な量子化値QP(MB)を記述したルックアップテーブルを保持している。図10の(A)及び(B)に示すように、設定部22は、活発性評価値ACT(MB)とマクロブロック数とのヒストグラム内における、活発性評価値ACT(MB)の分布範囲で、当該ルックアップテーブルを正規化する。図10の(B)に示すように、当該ルックアップテーブルによると、活発性評価値ACT(MB)が高いほど低い量子化値QP(MB)が設定される。また、図10の(C)に示すように、設定部22は、量子化値QP(PIC)を中心として、量子化値QP(PIC)よりも値ΔHだけ大きい上限量子化値QPHと、量子化値QP(PIC)よりも値ΔLだけ小さい下限量子化値QPLとを設定する。そして、設定部22は、図10の(B)の量子化値QP(MB)が上限量子化値QPHを超えるマクロブロック、つまり活発性評価値ACT(MB)が低レベル(値A1未満)のマクロブロックに関しては、上限量子化値QPHを量子化値QP(MB)として設定する。また、図10の(B)の量子化値QP(MB)が上限量子化値QPH以下かつ下限量子化値QPL以上のマクロブロック、つまり活発性評価値ACT(MB)が中レベル(値A1以上かつ値A2以下)のマクロブロックに関しては、図10の(B)の量子化値QP(MB)をそのまま量子化値QP(MB)として設定する。また、図10の(B)の量子化値QP(MB)が下限量子化値QPL未満のマクロブロック、つまり活発性評価値ACT(MB)が高レベル(値A2超)のマクロブロックに関しては、下限量子化値QPLを量子化値QP(MB)として設定する。
図11は、設定部22による量子化値QP(MB)の第2の設定処理を説明するための図である。設定部22は、量子化値QP(PIC)とノイズ値NOISE(MB)とに基づいて、量子化値QP(MB)を設定する。設定部22は、下記式(7)で示される演算を行うことにより、ノイズ値NOISE(MB)に基づいて量子化値QP(MB)を算出する。図11に示すように、設定部22は、ノイズ値NOISE(MB)が高いほど高い量子化値QP(MB)を設定する。
図13〜15は、設定部24によるスケーリングマトリクスSM(MB)の設定処理を説明するための図である。設定部24は、スケーリングマトリクスSM(PIC)と活発性評価値ACT(MB)とに基づいて、スケーリングマトリクスSM(MB)を設定する。
演算部19は、入力画像内の全てのマクロブロックに関するノイズ値NOISE(MB)の平均値として、ノイズ値NOISE(PIC)を算出し、当該ノイズ値NOISE(PIC)をCPU2に入力する。また、演算部20は、入力画像内の全てのマクロブロックに関する活発性評価値ACT(MB)の平均値として、活発性評価値ACT(PIC)を算出し、当該活発性評価値ACT(PIC)をCPU2に入力する。
上記実施の形態では、量子化値QP(PIC)及び量子化値QP(MB)の双方に基づいて量子化値を設定し、スケーリングマトリクスSM(PIC)及びスケーリングマトリクスSM(MB)の双方に基づいて補正値を設定したが、量子化値QP(PIC)のみに基づいて量子化値を設定し、スケーリングマトリクスSM(PIC)のみに基づいて補正値を設定することもできる。
上記実施の形態では、量子化値QP(PIC)及び量子化値QP(MB)の双方に基づいて量子化値を設定し、スケーリングマトリクスSM(PIC)及びスケーリングマトリクスSM(MB)の双方に基づいて補正値を設定したが、量子化値QP(MB)のみに基づいて量子化値を設定し、スケーリングマトリクスSM(MB)のみに基づいて補正値を設定することもできる。
上記実施の形態では、入力画像の各色成分に対して独立にノイズ除去処理を実行したが、全て(又は一部の複数)の色成分に対して統合的なノイズ除去処理を行うこともできる。
上記実施の形態では、専用LSI等のハードウェアによって画像処理装置1を構成する例について説明したが、ROM等の記録媒体に記録されたプログラムをCPU2が読み出して実行することにより、画像処理装置1と同様の機能をCPU2がソフトウェア処理によって実現する構成としても良い。
上記実施の形態に係る画像処理装置1によれば、設定部23(第1の補正値設定部)は、入力画像全体の画像データD2(第2画像データ)に基づいて入力画像毎のスケーリングマトリクスSM(PIC)(第1の補正値)を設定し、補正部13は、画像データD3(第3画像データ)に対して周波数成分毎に補正処理を実行することにより画像データD4(第4画像データ)を生成する。このように、入力画像全体の画像データD2に基づいて設定した第1の補正値を用いて周波数成分毎に補正処理を実行することにより、周波数成分毎のノイズレベルに応じて適切なノイズ除去処理を実行することができる。その結果、画質の劣化を回避しつつ高いノイズ除去効果を実現することが可能となる。また、ノイズ除去効果の向上を企図して空間フィルタを複数回適用する場合と比較すると、処理時間を短縮できるとともに、中間値を格納するテンポラルメモリが不要となるため回路規模を削減することが可能となる。また、設定部23は、入力画像における周波数成分値間の比率が、ノイズを含まない理想画像における周波数成分値間の比率に等しくなるように、入力画像における各周波数成分値を変換するための変換値を、第1の補正値として設定する。第1の補正値をこのように設定することにより、出力画像を理想画像に近付ける補正処理を実現できるため、画質を向上することが可能となる。
11 変換部
12 量子化部
13 補正部
17 設定部
18 フィルタ
19,20 演算部
21〜24 設定部
Claims (14)
- 入力画像に対してノイズ除去処理を実行することにより、出力画像を出力する画像処理装置であって、
入力画像から所定のブロック単位で抽出した空間領域の第1画像データを、複数の周波数成分を含む周波数領域の第2画像データに変換する変換部と、
第2画像データに対して量子化処理を実行することにより、第3画像データを生成する量子化部と、
第3画像データに対して周波数成分毎に補正処理を実行することにより、第4画像データを生成する補正部と、
入力画像全体の第2画像データに基づいて、補正処理に用いる入力画像毎の第1の補正値を設定する第1の補正値設定部と、
第1画像データに基づいて、ブロック毎の活発性評価値を算出する演算部と、
第1の補正値と、ブロック毎の活発性評価値とに基づいて、補正処理に用いるブロック毎の第2の補正値を設定する第2の補正値設定部と、
を備え、
前記第1の補正値設定部は、入力画像における周波数成分値間の比率が、ノイズを含まない理想画像における周波数成分値間の比率に等しくなるように、入力画像における各周波数成分値を変換するための変換値を、第1の補正値として設定し、
前記第2の補正値設定部は、
周波数成分別に任意の乗数が設定されたマスクを、活発性評価値に応じて複数種類保持しており、
前記演算部によって算出された活発性評価値に対応するマスクを用いて第1の補正値のマスキングを行うことによって、第2の補正値を設定する、画像処理装置。 - 前記第2の補正値設定部は、
活発性評価値が低レベルのブロックに関しては、低周波成分においては第1の補正値を第2の補正値として設定し、中周波成分及び高周波成分においては略ゼロ値を第2の補正値として設定し、
活発性評価値が中レベルのブロックに関しては、低周波成分及び中周波成分においては第1の補正値を第2の補正値として設定し、高周波成分においては略ゼロ値を第2の補正値として設定し、
活発性評価値が高レベルのブロックに関しては、低周波成分、中周波成分、及び高周波成分において第1の補正値を第2の補正値として設定する、請求項1に記載の画像処理装置。 - 各画素の画素値と、当該画素に隣接する複数の周辺画素の画素値とに基づいて、各画素の平滑値を算出する平滑化処理部をさらに備え、
前記演算部は、各画素の平滑値と、平滑値のブロック内平均値との差分絶対値和を算出し、当該差分絶対値和のブロック内平均値として、ブロック毎の活発性評価値を算出する、請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 入力画像に対してノイズ除去処理を実行することにより、出力画像を生成する画像処理装置であって、
入力画像から所定のブロック単位で抽出した空間領域の第1画像データを、複数の周波数成分を含む周波数領域の第2画像データに変換する変換部と、
第2画像データに対して量子化処理を実行することにより、第3画像データを生成する量子化部と、
第3画像データに対して周波数成分毎に補正処理を実行することにより、第4画像データを生成する補正部と、
第1画像データに基づいて、ブロック毎の活発性評価値を算出する演算部と、
ブロック毎の活発性評価値に基づいて、補正処理に用いるブロック毎の補正値を設定する補正値設定部と、
を備え、
前記補正値設定部は、
周波数成分別に任意の乗数が設定されたマスクを、活発性評価値に応じて複数種類保持しており、
前記演算部によって算出された活発性評価値に対応するマスクに設定されている乗数を、補正値として設定する、画像処理装置。 - 前記補正値設定部は、
活発性評価値が低レベルのブロックに関しては、低周波成分においては1倍を補正値として設定し、中周波成分及び高周波成分においては略ゼロ倍を補正値として設定し、
活発性評価値が中レベルのブロックに関しては、低周波成分及び中周波成分においては1倍を補正値として設定し、高周波成分においては略ゼロ倍を補正値として設定し、
活発性評価値が高レベルのブロックに関しては、低周波成分、中周波成分、及び高周波成分において1倍を補正値として設定する、請求項4に記載の画像処理装置。 - 各画素の画素値と、当該画素に隣接する複数の周辺画素の画素値とに基づいて、各画素の平滑値を算出する平滑化処理部をさらに備え、
前記演算部は、各画素の平滑値と、平滑値のブロック内平均値との差分絶対値和を算出し、当該差分絶対値和のブロック内平均値として、ブロック毎の活発性評価値を算出する、請求項4又は5に記載の画像処理装置。 - 入力画像全体のノイズ値と、入力画像全体の活発性評価値とに基づいて、ノイズ除去処理の実行の要否を判定する判定部をさらに備える、請求項1〜6のいずれか一つに記載の画像処理装置。
- 前記判定部は、入力画像全体のノイズ値を、入力画像全体の活発性評価値で除算することによってノイズ強度を算出し、当該ノイズ強度が所定のしきい値未満である場合にはノイズ除去処理の実行を不要と判定し、当該ノイズ強度が当該しきい値以上である場合にはノイズ除去処理の実行を必要と判定する、請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記変換部、前記量子化部、及び前記補正部は、入力画像から部分的に重複するように抽出された複数のブロックに関して順次に処理を行い、
出力画像のうち複数のブロックが重複する画像部分については、重複する複数のブロックから求めた最適値が当該画像部分の画像データとして出力される、請求項1〜8のいずれか一つに記載の画像処理装置。 - 前記変換部、前記量子化部、及び前記補正部は、入力画像から部分的に重複するように抽出された複数のブロックに関して順次に処理を行い、
出力画像のうち複数のブロックが重複する画像部分については、今回のブロックに関する処理における当該画像部分の出力データが、次回のマクロブロックに関する処理における当該画像部分の入力データとして使用される、請求項1〜8のいずれか一つに記載の画像処理装置。 - 入力画像は複数の色成分を有し、
前記画像処理装置は、各色成分に対して独立にノイズ除去処理を実行する、請求項1〜10のいずれか一つに記載の画像処理装置。 - 入力画像は複数の色成分を有し、
前記画像処理装置は、複数の色成分に対して統合的にノイズ除去処理を実行する、請求項1〜10のいずれか一つに記載の画像処理装置。 - 入力画像に対してノイズ除去処理を実行することにより、出力画像を出力する画像処理方法であって、
(A)入力画像から所定のブロック単位で抽出した空間領域の第1画像データを、複数の周波数成分を含む周波数領域の第2画像データに変換するステップと、
(B)第2画像データに対して量子化処理を実行することにより、第3画像データを生成するステップと、
(C)第3画像データに対して周波数成分毎に補正処理を実行することにより、第4画像データを生成するステップと、
(D)入力画像全体の第2画像データに基づいて、補正処理に用いる入力画像毎の第1の補正値を設定するステップと、
(E)第1画像データに基づいて、ブロック毎の活発性評価値を算出するステップと、
(F)第1の補正値と、ブロック毎の活発性評価値とに基づいて、補正処理に用いるブロック毎の第2の補正値を設定するステップと、
を備え、
前記ステップ(D)では、入力画像における周波数成分値間の比率が、ノイズを含まない理想画像における周波数成分値間の比率に等しくなるように、入力画像における各周波数成分値を変換するための変換値が、第1の補正値として設定され、
前記ステップ(F)では、
周波数成分別に任意の乗数が設定されたマスクが、活発性評価値に応じて複数種類保持されており、
前記ステップ(E)によって算出された活発性評価値に対応するマスクを用いて第1の補正値のマスキングを行うことによって、第2の補正値が設定される、画像処理方法。 - 入力画像に対してノイズ除去処理を実行することにより、出力画像を生成する画像処理方法であって、
(A)入力画像から所定のブロック単位で抽出した空間領域の第1画像データを、複数の周波数成分を含む周波数領域の第2画像データに変換するステップと、
(B)第2画像データに対して量子化処理を実行することにより、第3画像データを生成するステップと、
(C)第3画像データに対して周波数成分毎に補正処理を実行することにより、第4画像データを生成するステップと、
(D)第1画像データに基づいて、ブロック毎の活発性評価値を算出するステップと、
(E)ブロック毎の活発性評価値に基づいて、補正処理に用いるブロック毎の補正値を設定するステップと、
を備え、
前記ステップ(E)は、
(E−1)周波数成分別に任意の乗数が設定されたマスクを、活発性評価値に応じて複数種類保持するステップと、
(E−2)前記ステップ(D)で算出された活発性評価値に対応するマスクに設定されている乗数を、補正値として設定するステップと、
を有する、画像処理方法。
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