JPH05165951A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メディアンフィルタによるフィルタリングに
よって高精細情報が失われないようにする。 【構成】 観察窓内の中央画素ｂ２の画像データを観察
窓内のすべての画素ａ１〜ｃ３の画像データのうちの中
央値をもって置換するメディアンフィルタ１２に対し、
５倍の重み付けを施して中央画素ｂ２の画像データを供
給することにより、中央画素ｂ２とその他の僅かな画素
を除き観察窓内の大半の画素が中央画素ｂ２とは異なる
画像データをもつときに、中央画素ｂ２の画像データを
これと同類の僅かな画素が存在することで生かし、画像
のディテール部分をノイズと区別してフィルタリングす
る

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、メディアンフィルタ
を改良した画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の濃淡を処理する画像処理は、注目
画素の値を近傍画素の演算結果で置き換えることから近
傍処理とも呼ばれるが、こうした近傍処理には、画像に
含まれるノイズを低減させる雑音低減処理や、画像を見
易い形態に変換する強調処理なども含まれる。

【０００３】図１０に示す画像処理装置１は、斑点とな
って現れるパルス状ノイズの除去に適したフィルタ装置
であり、観察窓を通して観察される複数の画素の濃度の
中央値（ｍｅｄｉａｎ）をもって、中央画素の濃度値を
置き換えるメディアンフィルタ２と、観察窓を通して観
察される水平３個と垂直３個の四角な枠で囲まれた観察
窓内の９個の画素ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ
３，ｃ１，ｃ２，ｃ３を同時化するための遅延回路３か
らなる。すなわち、画像処理装置１は、大きさ９の２次
元中央値フィルタであり、１ライン期間の遅延を行うラ
イン遅延素子４を２個と、１ドット期間の遅延を行うド
ット遅延素子５を６個組み合わせた遅延回路３により、
上記９個の画素ａ１〜ｃ３に関する画像データ（濃淡情
報）を同時にメディアンフィルタ２に供給し、これら９
個の画素の濃度の中央値をもって中央画素ｂ２の濃度値
を置き換えることにより、パルス状ノイズを除去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像処理装
置１は、図１１（Ａ）に示したように、観察窓内の９画
素ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，
ｃ３のうち、例えば中央画素ｂ２だけが黒色（１）で残
りは白色（０）である場合は、９個の画素ａ１〜ｃ３に
関する画像データ０，０，０，０，０，０，０，０，１
の中央値（左から５番目の値）は当然のことながら白色
（０）であり、従ってメディアンフィルタ２によるフィ
ルタリングにより、図１１（Ｂ）に示したように中央画
素ｂ２は黒色（１）から白色（０）に置き換えられる。
また、図１２（Ａ）に示したように、観察窓内の９画素
ａ１〜ｃ３のうち、中央画素ｂ２を通る縦線上の３個の
画素ａ２，ｂ２，ｃ２だけが黒色（１）で残りが白色
（０）である場合も、９個の画素ａ１〜ｃ３に関する画
像データ０，０，０，０，０，０，１，１，１の中央値
（左から５番目の値）は白色（０）であり、従ってメデ
ィアンフィルタ２によるフィルタリングの結果、図１２
（Ｂ）に示したように中央画素ｂ２は黒色（１）から白
色（０）に置き換えられてしまうことになる。同様にま
た、図１３（Ａ）に示したように、観察窓内の９画素の
うち、中央画素ｂ２を通る横線上の３個の画素ｂ１，ｂ
２，ｂ３だけが黒色（１）であったり、或はまた図１４
（Ａ）に示したように、中央画素ｂ２を通る斜線上の３
個の画素ａ３，ｂ２，ｃ１だけが黒色（１）で、残りは
白色（０）であるような場合に、メディアンフィルタ２
によるフィルタリングでは、図１３（Ｂ），図１４
（Ｂ）に示したように、いずれも中央画素ｂ２が黒色
（１）から白色（０）に置き換えられてしまっていた。

【０００５】ただし、中央画素ｂ２を除く他の画素につ
いては、それを取り囲む周囲の画素の画像データが確定
しない限り、フィルタリング結果が特定できないため、
便宜上白色（０）に置き換えて表示したが、前記の４ケ
ースは、メディアンフィルタ２の特長である斑点状のノ
イズ成分除去機能が仇となるケースであり、原画像の高
精細成分までもがノイズとともに除去されてしまう結
果、メディアンフィルタ２を通過した画像が精彩を欠く
といった課題を抱えていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決したものであり、入力信号を遅延し、観察窓内に観
察される複数の画素に関する画像データを同時化する遅
延回路と、この遅延回路により同時化された複数の画素
に関する画像データを、大きさの順に並び変え、その中
央値をもって前記観察窓内の中央画素の画像データを置
換するメディアンフィルタと、このメディアンフィルタ
と前記遅延回路の間に設けられ、前記遅延回路が出力す
る前記中央画素の画像データに対し、前記観察窓内で観
察される画素数の少なくとも１／２を越える整数に等し
い重み付けを施し、前記メディアンフィルタに送り込む
重み付け手段とを具備することを第１の特徴とするもの
であり、また入力信号を遅延し、観察窓内に観察される
複数の画素に関する画像データを同時化する遅延回路
と、この遅延回路により同時化された複数の画素に関す
る画像データを、大きさの順に並び変え、その中央値を
もって前記観察窓内の中央画素の画像データを置換する
メディアンフィルタと、このメディアンフィルタの入力
信号と出力信号の差信号に非線形処理を施し、処理結果
を前記入力信号から減算するフィルタ効果補正手段とを
具備することを第２の特徴とし、さらに入力信号を遅延
し、観察窓内に観察される複数の画素に関する画像デー
タを同時化する遅延回路と、この遅延回路により同時化
された複数の画素に関する画像データを、大きさの順に
並び変え、その中央値をもって前記観察窓内の中央画素
の画像データを置換するメディアンフィルタと、このメ
ディアンフィルタの入力信号と出力信号の差信号に１未
満の係数を乗算し、乗算結果を入力信号から減算するフ
ィルタ効果補正手段とを具備することを第３の特徴とす
るものである。

【０００７】

【作用】この発明は、観察窓内の中央画素の画像データ
を観察窓内のすべての画素の画像データのうちの中央値
をもって置換するメディアンフィルタに対し、観察窓内
に観察される画素数の少なくとも１／２を越える整数に
等しい重み付けを中央画素の画素データに施すことによ
り、画像のディテール部分をノイズと区別してフィルタ
リングする。また、メディアンフィルタの入力信号と出
力信号の差信号に非線形処理或は減衰処理を施し、処理
結果を前記入力信号から減算することによりフィルタ効
果を補正し、ノイズに埋もれて除去されがちなディテー
ル部分を再生して高精細画像を得る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図１ない
し図９を参照して説明する。図１は、この発明の画像処
理装置の一実施例を示す回路構成図、図２ないし図５
は、図１に示したメディアンフィルタによるフィルタリ
ング動作の第１例から第４例を示す図である。

【０００９】図１に示す画像処理装置１１は、水平３個
と垂直３個の四角な枠で囲まれた観察窓内の９個の画素
ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｃ１，ｃ２，ｃ
３のうちの中央画素ｂ２について、９個の画素ａ１〜ｃ
３の濃度の中央値（ｍｅｄｉａｎ）をもって濃度値を置
き換えるメディアンフィルタ１２と、９個の画素ａ１〜
ｃ３を同時化するとともに、中央画素ｂ２についてだけ
整数倍の重み付けを行う遅延回路１３からなる。なお、
中央画素ｂ２に対する重み付けは、観察窓内の画素数９
の１／２を越える整数であればよく、実施例では５を採
用したため、中央画素に関する画像データを出力するド
ット遅延素子の出力を、従来の１線路から５線路に増や
した信号線路１４を介してメディアンフィルタ１２に導
くよう構成してある。すなわち、実施例では、上記の５
本の信号線路１４が中央画素ｂ２に対する重み付け手段
を構成する。

【００１０】ところで、図２（Ａ）に示したように、観
察窓内の９画素ａ１〜ｃ３のうち、例えば中央画素ｂ２
だけが黒色（１）で残りは白色（０）である場合、中央
画素ｂ２に関しては５倍の重み付けがなされるため、メ
ディアンフィルタ１２が扱う画像データは、低レベル順
に並べ変えしたときに０，０，０，０，０，０，０，
０，１，１，１，１，１の１３種類である。しかし、こ
れら１３種類の画像データの中央値（左から７番目の
値）は白色（０）であるため、メディアンフィルタ１２
によるフィルタリングの結果は、従来のメディアンフィ
ルタ２によるのと同じく、図２（Ｂ）に示したように中
央画素ｂ２が黒色（１）から白色（０）に置き換えられ
る。これに対し、図３（Ａ）に示したように、観察窓内
の９画素ａ１〜ｃ３のうち、中央画素ｂ２を通る縦線上
の３個の画素ａ２，ｂ２，ｃ２だけが黒色（１）で残り
が白色（０）である場合は、メディアンフィルタ１２が
扱う画像データは、低レベル順に並べ変えしたときに
０，０，０，０，０，０，１，１，１，１，１，１，１
の１３種類であるため、これら１３種類の画像データの
中央値（左から７番目の値）は黒色（１）となる。この
ため、メディアンフィルタ１２によるフィルタリングの
結果、図３（Ｂ）に示したように中央画素ｂ２は黒色
（１）のまま残ることになる。同様にまた、図４（Ａ）
に示したように、観察窓内の９画素のうち、中央画素ｂ
２を通る横線上の３個の画素ｂ１，ｂ２，ｂ３だけが黒
色（１）であったり、或はまた図５（Ａ）に示したよう
に、中央画素ｂ２を通る斜線上の３個の画素ａ３，ｂ
２，ｃ１だけが黒色（１）で、残りは白色（０）である
ような場合も、中央画素ｂ２の黒色（１）を保存したフ
ィルタリングが可能である。

【００１１】このように、上記画像処理装置１１は、観
察窓内の中央画素ｂ２の画像データを観察窓内のすべて
の画素ａ１〜ｃ３の画像データのうちの中央値をもって
置換するメディアンフィルタ１２に対し、５倍の重み付
けを施して中央画素ｂ２の画像データを供給すること
で、中央画素ｂ２とその他の僅かな画素を除き観察窓内
の大半の画素が中央画素ｂ２とは異なる画像データをも
つときに、従来であればその他の大半の画素によって置
換されることで実質的には抹消されていた中央画素ｂ２
の画像データを、これと同類の僅かな画素が存在するこ
とで生かすことができ、これにより画像のディテール部
分をノイズと区別してフィルタリングすることができ
る。また、例えば信号周波数によって低域成分を抽出し
ていた低域フィルタ等と異なり、重み付けを伴った中央
値フィルタリングの特性として、急峻な変化を示す画像
のエッジ部分で、丸みを生ずることなく急峻な傾斜を残
したままフィルタリングすることができ、従って例えば
天候条件の悪化とともにＣ／Ｎが低下したときに、衛星
放送や衛星通信の受信画面に現れるメダカノイズ等を良
好に除去すると同時に、輪郭成分も良好に保存再生する
ことができる。

【００１２】なお、上記実施例では、メディアンフィル
タ１２の入力側に設けた重み付け手段により、入力信号
のディテール部分を保存する構成としたが、図６に示す
画像処理装置２１のごとく、メディアンフィルタ２２の
出力側に設けたフィルタ効果補正手段により、入力信号
のディテール部分を保存することもできる。

【００１３】図６に示す画像処理装置２１は、現ライン
とその前後のラインの計３ライン分の画像データを用い
る３タップ式のメディアンフィルタ２２を用いており、
このため遅延回路２３は、２個のライン遅延素子２３ａ
によって構成される。そして、メディアンフィルタ２２
の出力側には、フィルタ効果補正手段として、差分演算
によりメディアンフィルタ２２の入力信号と出力信号の
差信号を求める差分回路２４と、差分回路２４の出力信
号にコアリング処理と呼ぶ非線形処理を施す非線形処理
回路２５と、非線形処理回路２５の出力信号をメディア
ンフィルタ２２の入力信号から減算する減算回路２６が
設けてある。差分回路２４は、メディアンフィルタ２２
において除去されたノイズ成分を、メディアンフィルタ
２２の入力信号と出力信号の差信号として求めるもので
ある。非線形処理回路２５は、図７に示したように、零
入力とその近傍に不感帯を有し、不感帯を過ぎた点から
入力をリニアに変換する入・出力特性を有しており、差
分回路２４にて得られたノイズ成分について、微小成分
についてはノイズと見なさないようコアリング処理を施
す。コアリング処理されたノイズ成分は、減算回路２６
において再び入力信号から減算されるが、零に近いレベ
ルの信号成分はコアリング処理により減算対象から除外
されているため、入力信号に含まれていた微小成分を確
実に保存することができる。このため、ノイズに埋もれ
て除去されがちなディテール部分を良好に再生し、高精
細画像を得ることができる。

【００１４】なお、上記実施例に示した非線形処理回路
２５の入・出力特性は、例えば図８に示したように、不
感帯を除いては入力を係数１でそのまま出力するアンプ
で構成してもよい。

【００１５】また、図９に示す画像処理装置３１のよう
に、非線形処理回路２５に代えて係数回路３２を用いる
こともできる。係数回路３２は、差分回路２４にて得ら
れるメディアンフィルタ２２の入力信号と出力信号の差
信号に、１に満たない係数を乗ずるものであり、メディ
アンフィルタ２２において除去されたノイズ成分自体を
減衰させて抑圧する。従って、抑圧されたノイズ成分が
減算回路２６において入力信号から減算されることにな
り、これにより入力信号に含まれていた微小成分を保存
することができ、ノイズに埋もれて除去されがちなディ
テール部分を良好に再生し、高精細画像を得ることがで
きる。

【００１６】また、上記各実施例において、例えば画像
処理装置１１と画像処理装置２１を複合したり、或は画
像処理装置１１と画像処理装置３１を複合したりすると
いった変形も可能である。また、遅延回路１３や２３
は、同一フィールド内の信号遅延に限らず、例えば１フ
ィールド期間或は１フレーム期間の遅延を行う遅延回路
を内蔵するもので構成することもできる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、観察
窓内の中央画素の画像データを観察窓内のすべての画素
の画像データのうちの中央値をもって置換するメディア
ンフィルタに対し、観察窓内に観察される画素数の少な
くとも１／２を越える整数に等しい重み付けを中央画素
の画素データに施すことにより、中央画素とその他の僅
かな画素を除き観察窓内の大半の画素が中央画素とは異
なる画像データをもつときに、従来であればその他の大
半の画素によって置換されることで実質的には抹消され
ていた中央画素の画像データを、これと同類の僅かな画
素が存在することで生かすことができ、これにより画像
のディテール部分をノイズと区別してフィルタリングす
ることができ、また信号周波数によって低域成分を抽出
していた低域フィルタ等と異なり、重み付けを伴った中
央値フィルタリングの特性として、急峻な変化を示す画
像のエッジ部分で、丸みを生ずることなく急峻な傾斜を
残したままフィルタリングすることができ、従って例え
ば天候条件の悪化とともにＣ／Ｎが低下したときに、衛
星放送や衛星通信の受信画面に現れるメダカノイズ等を
良好に除去すると同時に、輪郭成分も良好に保存再生す
ることができる等の優れた効果を奏する。

【００１８】また、この発明は、メディアンフィルタの
入力信号と出力信号の差信号に非線形処理を施し、処理
結果を前記入力信号から減算することにより、フィルタ
効果を補正する構成としたから、メディアンフィルタに
おいて除去されたノイズ成分を、メディアンフィルタの
入力信号と出力信号の差信号として求め、このノイズ成
分について微小成分についてはノイズと見なさないコア
リング処理等を施し、加工されたノイズ成分を再び入力
信号が減算することで、入力信号に含まれていた微小成
分を保存することができ、これによりノイズに埋もれて
除去されがちなディテール部分を良好に再生し、高精細
画像を得ることができる等の優れた効果を奏する。

【００１９】さらにまた、この発明は、メディアンフィ
ルタの入力信号と出力信号の差信号に１未満の係数を乗
算し、乗算結果を入力信号から減算することにより、フ
ィルタ効果を補正する構成としたから、メディアンフィ
ルタにおいて除去されたノイズ成分を、メディアンフィ
ルタの入力信号と出力信号の差信号として求め、このノ
イズ成分について１に満たない係数を乗算することによ
りノイズ成分自体を抑圧し、抑圧したノイズ成分を再び
入力信号から減算することで、入力信号に含まれていた
微小成分を保存することができ、これによりノイズに埋
もれて除去されがちなディテール部分を良好に再生し、
高精細画像を得ることができる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像処理装置の一実施例を示す回路
構成図である。

【図２】図１に示したメディアンフィルタによるフィル
タリング動作の第１例を示す図である。

【図３】図１に示したメディアンフィルタによるフィル
タリング動作の第２例を示す図である。

【図４】図１に示したメディアンフィルタによるフィル
タリング動作の第３例を示す図である。

【図５】図１に示したメディアンフィルタによるフィル
タリング動作の第４例を示す図である。

【図６】この発明の画像処理装置の他の実施例を示す回
路構成図である。

【図７】図６に示した非線形処理回路の入・出力特性を
示す図である。

【図８】図７に示した入・出力特性の変形例を示す図で
ある。

【図９】この発明の画像処理装置のさらに他の実施例を
示す回路構成図である。

【図１０】従来の画像処理装置の一例を示す回路構成図
である。

【図１１】図１０に示したメディアンフィルタによるフ
ィルタリング動作の第１例を示す図である。

【図１２】図１０に示したメディアンフィルタによるフ
ィルタリング動作の第２例を示す図である。

【図１３】図１０に示したメディアンフィルタによるフ
ィルタリング動作の第３例を示す図である。

【図１４】図１０に示したメディアンフィルタによるフ
ィルタリング動作の第４例を示す図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１ 画像処理装置 １２，２２ メディアンフィルタ １３，２３ 遅延回路 １４ 重み付け手段（信号線路） ２４ フィルタ効果補正手段（差分回路） ２５ フィルタ効果補正手段（非線形処理回路） ２６ フィルタ効果補正手段（減算回路） ３２ フィルタ効果補正手段（係数回路）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を遅延し、観察窓内に観察され
   る複数の画素に関する画像データを同時化する遅延回路
   と、この遅延回路により同時化された複数の画素に関す
   る画像データを、大きさの順に並び変え、その中央値を
   もって前記観察窓内の中央画素の画像データを置換する
   メディアンフィルタと、このメディアンフィルタと前記
   遅延回路の間に設けられ、前記遅延回路が出力する前記
   中央画素の画像データに対し、前記観察窓内で観察され
   る画素数の少なくとも１／２を越える整数に等しい重み
   付けを施し、前記メディアンフィルタに送り込む重み付
   け手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 入力信号を遅延し、観察窓内に観察され
   る複数の画素に関する画像データを同時化する遅延回路
   と、この遅延回路により同時化された複数の画素に関す
   る画像データを、大きさの順に並び変え、その中央値を
   もって前記観察窓内の中央画素の画像データを置換する
   メディアンフィルタと、このメディアンフィルタの入力
   信号と出力信号の差信号に非線形処理を施し、処理結果
   を前記入力信号から減算するフィルタ効果補正手段とを
   具備することを特徴とする画像処理装置。
3. 【請求項３】 入力信号を遅延し、観察窓内に観察され
   る複数の画素に関する画像データを同時化する遅延回路
   と、この遅延回路により同時化された複数の画素に関す
   る画像データを、大きさの順に並び変え、その中央値を
   もって前記観察窓内の中央画素の画像データを置換する
   メディアンフィルタと、このメディアンフィルタの入力
   信号と出力信号の差信号に１未満の係数を乗算し、乗算
   結果を入力信号から減算するフィルタ効果補正手段とを
   具備することを特徴とする画像処理装置。