JPH06507992A - 画像平滑化のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 ■　・・°　ヒのための　び　法 本発明は画像を平滑化し且つ雑音を低減させるための装置及び方法に関する。

知られている課題は、（ａ）ランダムに分布した雑音、（ｂ）非無変化に応答す る画像検出器に起因する定常化された雑音、そして、（ｃ）ビデオ標準周波帯範 囲と明度・色信号の構成に起因するビデオ信号のアナログ録音雑音の存在下にお けるデジタル画像雑音低減である。

雑音の存在下における画像修復の必要性は、電子作画及び走査、ビデオ記録装置 、アナログ及びデジタル・テレビ表示機、並びにＣＣＤテレビ連続及び静止カメ ラのような広範囲の応用のなかに存在する。そして、医学川西像システムは、し ばしば低光量状態に直面する。そこでは、信号／雑音比が減じるために画像の質 が低下する。そのようなビデオ信号の重要な増幅は、様々な雑音の影響を、それ らが目に見え観察者を妨害する点にまで増幅する。静止ビデオ画像内の電子雑音 は、通常、高周波雑音として感知される。連続画像の中で、電子雑音はそのラン ダムな統計上の性質に起因してランダムに変動し、それ故に、時間積分によって 低減させること可能である。

ＣＣＤ作像機、ＣＣＤ画像走査機及び画像模写伝送機などの画像検出器の写真感 応非無変化は定常雑音に帰着する。

その空間的構造は検出器の内部設計の特性如何で定まる。

例えば、ＣＣＤ走査・検出器は検出器要素感応における非無変化によって引き起 こされる定常雑音から障害を受ける。

これらはデジタル・量決め処理方法を用いて部分的に矯正できるだけであり、残 留定常雑音は可視的に残る。

定常雑音は特に静止像において邪魔になる。これらの影響は明暗度の高い組成の 画像では通常は遮蔽されて視覚的には感知されない、しかしながら、低明暗度を 感知するために広範囲に亙る信号増幅が要求される低光量の作画状況下では、定 常雑音の影響は明らかに可視的となり観察者を妨害する。

同様に画像雑音は医学上の作像の応用、例えば超音波や光子計数作像システムに 現れる。また画像走査の応用は照明条件によって、また走査データの形式（用紙 又はフィルム上の画像と本文）によってしばしば雑音低減を要求する。

ブロック伝送技術のような空間及び時空間の画像圧縮方法は、しばしば二つの雑 音加工物、即ち各ブロック内の画像エツジの近傍における高周波雑音と、近接す るブロック間での低周波ブロック雑音をもたらす。

画像雑音は機械視覚応用におけるエツジ保存処理の効果を支配する重要な要因で ある。

ディジタル画像雑音低減技術の存在は、一般に三つの等級に類別される。すなわ ち、 （ａ）画像雑音を低減するために空間画像情報だけを利用する空間平滑処理装置 、 （ｂ）画像転換時間の有効露光時開を引き延ばし、よって画像雑音の時間的ラン ダム変動を低減させる時間画像積分処理装置、及び （ｃ）技術（ａ）及び（ｂ）の結合である。

ローパスフィルタのような線空間平滑処理装置は、通常、エツジ、線、輪郭のよ うな実質的に高周波画像の細目の主観的に受納しがたい不明瞭さに帰着する。ウ ィーナーフィルタのようなより進んだフルタ技術は、信号雑音処理の統計上の模 型に従った信号と雑音の部分推定値に適応する。

この信号雑音処理は、しばしば先天的に境界を明確にするするのが困難である。

この形式の技術はここに付属Ａの明細書１とする関連明細書の中で論じられる。

ウィーナーフィルタは、付属Ａの明細書２及び４で記述されているカルマンフィ ルタとして知られる諸フィルタのより一般的な等級の一例である。カルマンフィ ルタは画像における二次の統計パラメータの部分推定値のためのより高度の演算 を要求する。また、カルマンの濾波技術は、一般に全ての画像のために適切では ない信号・雑音模型に依存する。

中央値フィルタのような他の処理装置は、如何なる信号・雑音模型の先天的知識 も要求しないし、同時に平滑画像領域における雑音を低減する一方で高周波エツ ジ信号を保存するように設計される。しかしながら、そのような処理装置は、そ れらの画素模写の統計的性質のために不用な画像雑音効果を生成する。この形式 の処理装置は付属Ａの明細書３において論じられ、そこでは他のエツジ保存処理 装置と比較される。

時間画像雑音は画像積分技術によって、例えば巡回型継続平均フィルタ技術の使 用によって、しばしば低減される。

この技術は付属Ａの明細書４及び６で論じられる。しかしながら、カメラの動作 及び／又は場面内の対象の動作のために画像内に動きが生じる状態において、引 き延ばされた効果的露光時間のために高周波画像細目部が常に補整されてぼやけ たものになる。それゆえに、そのような方法は多くの応用には適切でない。

二方向ローパスフィルタリング技術が画像の動作レベル範囲圧縮の文脈の中で付 属Ａの明細書５で論じられる。

画像の二方向ローパスフィルタリングの理論上の且つより一般の取り扱いは、付 属Ａの明細書６に用意されている。

しかしながら、この記述された技術は視覚的に満足な結果を準備していない。

ファジー論理の組合わせを用いた自己発見的技術は、付属Ａの明細書７に説明さ れているように限られた成功度をもって雑音低減問題に適用されてきた。

又」１ｍ 本発明は適応可能な、鋭さ保存の、他方向の、そして低次元の平滑化方法を使用 する画像雑音低減のための装置を提供することを探求する。本発明の方法と装置 は、とりわけ、（ａ）静止画像における適合な空間雑音低減、（ｂ）時間交換画 像走査における適合な時間雑音低減、そして（Ｃ）最初の二つの方法（ａ）と（ ｂ）を結合することによる適合な時空間雑音の低減、のために適切である。

本発明の装置を用いて低減されるであろう画像雑音効果は、ランダムな光子と電 子の雑音、定常雑音、そしてビデオ装置のような根源からのアナログ録音雑音を 包含する。

空間平滑化の応用において、本発明は一方向及び二方向フィルタリング案を使用 する。この案は、容易に計算された画素基本信号によって決定される雑音測定量 の適合な重みを雑音限界に対して使用し、そして好ましくは同様に予め計算され た確固たる状態のカルマンフィルタ推定利得パラメータを使用する。

本発明によって使用される雑音測定量に対する信号は、雑音誘導された不確実さ の前に、（ａ）エツジ諸信号、（ｂ）線及び輪郭諸信号、そして（ｃ）平滑光輝 面諸信号の実現値の間で識別をするために取り置かれる。平滑画像領域において 、同様に小さな不確実さと称される広範囲の平滑化は、画像雑音における劇的低 減に帰着する。エツジや線の実現値が仮定される（高不確実さ）他の部分におい て、平滑化は鋭い画像特徴のぼやけ化を避ける為に最小限になされる。

本発明の空間平滑他案は−及び二次元処理構成の多種類の一方向及び二方向の適 合なフィルタリング方法を結合する。ここに示され記述されているこの構成は、 過度の雑音の前に繰り返し演算を許容し、そして能率的なバイブライン構造を用 いる様々の同時作像及び操作の応用において成就されるであろう０画像連続を時 間的に平滑化するとき、同じ適合な重み案が時間領域に適用されて、適合な連続 平均画像積分構成に帰着する０時間及び空間雑音低減案はまた、例えば二方向現 画像推定値と以前の画像の累算推定値とを結合することによる時空間平滑化構成 に結合されるであろう。

現発明により用意される画像雑音低減方法は、空間的及び時間的の両方に効果的 な雑音低減解決方法を用意する。

本発明は適合な画像平滑化の一般的方法を供給すること探求する。その平滑化は 、一つの簡単な部分信号と雑音測度に従って画素毎を基礎として高度の融通性を もって適合され得る。

本発明に従って、広範囲の平滑化が、人間の視覚システムによって知覚される画 像品質を落とすことなく、ある画像領域に適応される。急激な明度変化又はエツ ジが、不用な視覚的雑音的エツジ効果を導入することな（保存されるように、平 滑化メカニズムの適切な適応が、異なって特性づけられた画像領域の遷移場所で 供給される。

この提寓された方法は、画素毎を基礎として、画素信号と雑音の作用に適した平 滑化手続きを決定する基準を抽出するために、適合な一方向及び二方向処理を使 用する。そして、一方向及び二方向処理の中間結果は、ここに開示されたいかな る種類の−及び二次元空間処理構成、及び三次元時空間処理機構にも結合される であろう。

本発明の好適実施例は、下記に詳細に説明されるように、推定利得パラメータを 供給するために、カルマンフィルタ理論を使用する。カルマンフィルタ理論は、 付属Ａの明細書４で論じられる。二者択一的に、付属Ａの明細書７で論じられる ファジー論理説のような自己発見的学習が推定利得）々ラメータを供給するため に使用される。

本発明は、電子画像における適合な雑音低減のための効果的な方法を供給するこ とを探求する。この方法は、画像内の各画素において、現画素測定量と、その巡 回型に演算された隣合う諸画素の推定値とのもっとも適切な重み付けを決定する 一つの適合な平滑化技術と合体する。隣合う諸画素の巡回型に演算される推定値 は、一方向及び二方向推定フィルタリング処理によって決定される。隣合う諸画 素は、画素群の異なる組を根拠または基礎としてそれぞれ推定演算される。これ ら組々は、現画素に関係する異なる方向に沿ってそれぞれ配置されている。

−及び二方向方法における隣接する諸画素の巡回推定値は、雑音測度に対して単 純に演算された画像明暗度信号によって適合に演算されるであろう。標準偏差推 定値のような推定された画像雑音測度によって標準化され部分的に演算されたエ ツジ信号測度は、画素信号／雑音比の指標を供給する。信号／雑音比に対する画 素倍演算信号は、好ましくは次の（ａ）エツジ信号、（ｂ）！及び輪郭、そして （Ｃ）平滑面それぞれの為に適する平滑重み付は函数を選択するために使用され る。　適合な重み付は函数は、信号／雑音比値の範囲のために、好ましくは平易 化された一様なカルマンフィルタ推定利得パラメータの組み合わせを用いて、先 天的に巡回して演算される。カルマンフィルタのこの処理の結果は、速くて容易 なアクセスのために索引テーブル内に蓄積されるであろう。もし、ファジー論理 方法がカルモノ諸フィルタの代りに用いられるならば、付属Ａの明細書７で論じ られているように索引テーブルに蓄積された適合な重みは、「会員制函数群」と 名付けられるであろここに示され記述された一方向及び二方向推定演算諸技術は 、多方向処理に拡張されるであろう、同様に、ここに示され記述された実施例は 、二及び三空間次元内で処理するために拡張されるであろう。そこでは、隣接す る画像の諸画素及び諸線内の以前平滑化された画素群が平滑化処理に合体される 。二及び三次元、時空間雑音低減処理方法が同様に開示される。それは、雑音と 動きに起因する不確実さの前に現画像の良質の推定値を供給するために、空間的 に平滑化された現画像を伴った連続ビデオのような以前平滑化された諸画像を結 合する。

本発明の方法は、画像増幅、動作レベル範囲圧縮、符号化と圧縮、挿入と電子ズ ーム、そしてエツジ検出応用を含む様々の画像処理応用に応用可能である。

ここに示され記述された画像平滑化装置の目立った特徴は、そこからの出力がそ こへの入力に関して一般に非線型であるということである。

本発明の一実施例は、ここに添付された付属Ｂに記述される０本発明の他の好適 諸実施例は、第１図〜第１３図に間違して、ここに記述される。

本発明の好適実施例に従って、そこでは次の諸手順を含む鋭さ保存画像平滑化の ための一方法が用意される。すなわち、第一の方向に受け取った画像画素の第一 の次元に沿って処置し、上記第一の方向に沿って受け取った限定された画像画素 らから推定演算された諸画素値の第一の連続を演算することと、第二の反対方向 に受け取った画像画素の第一の次元に沿って処置し、上記第二の方向に沿って受 け取った限定された画像画素らから推定演算された諸画素値の第二の連続を演算 することと、上記第一の方向に沿った各単一画素のために、推定演算された諸画 素値の上記第一の連続において近接して先行する推定演算された一画素値を、推 定演算された諸画素値の上記第二の連続において近接して先行する推定演算され た一画素値と比較し、これによって、上記単一画素の為の改善された推定演算画 素値を演算することの手順である。

更に、本発明の好適実施例に従って、上記第一の連続における単一画素のために 処置し演算する上記手順は、上記第一の連続において受け取った画像画素と、近 接して先行する推定演算された画素値との間で異なる値を演算することと、第一 の方向の信号／雑音比を推定演算するために、受は取った画像画素と第一の連続 における少なくとも一つの先行する推定演算された画素値とを用いることと、第 一の方向の信号を信号／雑音比に反映させるために調整された差分値を生成する ことと、近接して先行する推定演算された一画素値を更新するために上記調整さ れた差分値を使用しこれにより単一画素の推定演算された画素値を演算すること とを含む。

更に、本発明の好適実施例に従って、上記比較する手順は、第−及び第二の連続 において上記受は取った画像画素と近接して先行する推定演算された画素値の関 数との間の差分価を演算することと、二方向の信号／雑音比を推定演算するため に第−及び第二の連続における先行する推定演算された画素値を用いることと、 上記信号／雑音比に反映させるために差分値を調整することと、第−及び第二の 連続において近接して先行する推定演算された画素値の函数を更新するために上 記調整された差分値を使用し、これにより上記単一画素の上記改善された推定演 算された画素値を演算する手順を含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記比較する手順は、第−及び第二の 連続において近接して先行する推定演算された画素値を、少なくとも次の単一区 分のパラメータの一つと比較する手順を含む。すなわちパラメータは、単一画素 に対応する第一の連続における推定演算された画素値、単一画素に対応する第二 の連続における推定演算された画素値、そして受け取った画像画素である。

加うるに、本発明の好適実施例に従って、上記方法は、受は取った画像画素の少 なくとも第二の次元のために、第−及び第二の方向に処置する上記諸手層、及び 上記比較する手順を反復し、これにより各単一画素のために少なくとも一つの追 加の調整された推定演算された画素値を演算することと、少なくとも二つの調整 された推定演算された画素値を結合し、これにより、より調整された二次元の推 定演算された画素値を得る手順を含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記第二の次元は時間の次元を含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記方法は、第一の方向に受け取った 画像画素の第二の次元に沿って処Ｉし、第二の次元の推定演算された画素値の第 一の連続を、第一の次元の調整された推定演算された画素値から演算することと 、第二の反対方向に受け取った画像画素の上記第二の次元に沿って処置し、第二 の次元の推定演算された画素値の第二の連続を、第一の次元の調整された推定演 算された画素値から演算することと、そして、第二の次元沿いの各単一画素のた めに、第二の次元の推定演算された画素値の第一の連続における近接して先行す る第二の次元の推定演算された一画素値と、第二の次元の推定演算された画素値 の第二の連続における近接して先行する第二の次元の推定演算された一画素値と を比較し、これにより単一画素のためのより調整された推定演算された画素値を 演算する手順を含む。

加うるに、本発明の好適実施例に従って、受は取られた画像はそこにおける第二 の次元と、中で第二の次元沿いに画像が受け取られる走査方向とを定義する。そ してまた、上記方法は、走査方向に受け取り画像画素の上記第二の次元沿いに処 置し、第二の次元の推定演算された画素値の連続を、第一の次元の調整された推 定演算された画素値から演算することと、そして、第二の次元沿いの各単一画素 のために、第二の次元の推定演算された画素値の第一の連続における第二の次元 の推定演算された一画素値と、第二の次元沿いの単一画素に近接して先行する第 一の次元の調整された推定演算された画素値とを比較し、これにより単一画素の ためのより調整された推定演算された画素値を演算する手順を含む。

更に、本発明の好適実施例に従って、上記方法は、受は取り画像と第一の次元諸 手層の結果との間の差分を反映する為に第二の次元諸手層の結果を調整する手順 を含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記方法はまた、電子スキャナを用い て画像を走査し、これにより受け取り画像画素群を定義する手順を含む。

加うるに、本発明の好適実施例に従って、上記方法はまた、上記受は取り画像画 素群をビデオシステムから受け取る手順を含む。

また、本発明の好適実施例に従って、次の諸装置を含む鋭さ保存・画像平滑化の ための装置が用意される。すなわち、第一の方向に受け取った画像画素の第一の 次元に沿って処置し、上記第一の方向に沿って受け取った限定された画像画素ら から推定演算された諸画素値の第一の連続を演算するための装置と、第二の反対 方向に受け取った画像画素の第一の次元に沿って処置し、上記第二の方向に沿っ て受け取った限定された画像画素らから推定演算された諸画素値の第二の連続を 演算するための装！と、上記第一の方向に沿った各単一画素のために、推定演算 された諸画素値の上記第一の連続において近接して先行する推定演算された一画 素値を、推定演算された諸画素値の上記第二の連続において近接して先行する推 定演算された一画素値と比較し、これによって、上記単一画素の為の改善された 推定演算画素値を演算するための装置である。

更に、本発明の好適実施例に従って、上記第一の連続における単一画素のために 処置し演算するための装置は、上記第一の連続において受け取った画像画素と、 近接して先行する推定演算された画素値との間で異なる値を演算するための装置 と、第一の方向の信号／雑音比を推定演算するために、受は取った画像画素と第 一の連続における少なくとも一つの先行する推定演算された画素値とを用いる装 置と、第一の方向の信号を信号／雑音比に反映させるために調整された差分値を 生成するための装置と、近接して先行する推定演算された一画素値を更新するた めに上記調整された差分値を使用しこれにより単一画素の推定°演算された画素 値を演算するための装置とを含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記比較する装置は、第−及び第二の 連続において上記受は取った画像画素と近接して先行する推定演算された画素値 の関数との間の差分値を演算するための装置と、二方向の信号／９ｉ音比を推定 演算するために第−及び第二の連続における先行する推定演算された画素値を用 いるための装置と、上記信号／雑音比に反映させるために差分値を調整するため の装置と、第−及び第二の連続において近接して先行する推定演算された画素値 の函数を更新するために上記調整された差分値を使用し、これにより上記単一画 素の上記改善された推定演算された画素値を演算するための装置とを含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記比較する装置は、第−及び第二の 連続において近接して先行する推定演算された画素値を、単一区分の下記のパラ メータの少なくとも一つと比較するための装置を含む。上記パラメータは、単一 画素に対応する第一の連続における推定演算された画素値、単一画素に対応する 第二の連続における推定演算された画素値、そして受け取った画像画素である。

更に、本発明の好適実施例に従って、上記画像平滑化装置は、推定演算された諸 画素値の第一と第二の連続を別々に演算するために第−及び第二の方向内で、受 は取った画像画素の少なくとも第二の次元のために処置するためと、第一と第二 の連続において近接して先行する推定演算された諸画素値を比較するためと、こ れにより各単一画素のために少なくとも一つの追加の調整された推定演算された 画素値を演算するための装置、及び少なくとも二つの調整された推定演算された 画素値を結合し、これにより、より調整された二次元の推定演算された画素値を 得るための装置を含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記第二の次元は時間の次元である。

加うるに、本発明の好適実施例に従って、上記画像平滑化装置は、第一の方向に 受け取った画像画素の第二の次元に沿って処置し、第二の次元の推定演算された 画素値の第一の連続を、第一の次元の調整された推定演算された画素値から演算 するための装置と、第二の反対方向に受け取った画像画素の上記第二の次元に沿 って処置し、第二の次元の推定演算された画素値の第二の連続を、第一の次元の 調整された推定演算された画素値から演算するための装置と、そして、第二の次 元沿いの各単一画素のために、第二の次元の推定演算された画素値の第一の連続 における近接して先行する第二の次元の推定演算された一画素値と、第二の次元 の推定演算された画素値の第二の連続における近接して先行する第二の次元の推 定演算された一画素値とを比較し、これにより単一画素のためのより調整された 推定演算された画素値を演算するための装置とを含む。

加うるに、本発明の好適実施例に従って、上記受は取られた画像はそこにおける 第二の次元と、中で第二の次元沿いに画像が受け取られる走査方向とを定義し、 そして上記画像平滑化装置は、走査方向に受け取り画像画素の上記第二の次元沿 いに処置し、第二の次元の推定演算された画素値の連続を、第一の次元の調整さ れた推定演算された画素値から演算するための装置と、そして、第二の次元沿い の各単一画素のために、第二の次元の推定演算された画素値の第一の連続におけ る第二の次元の推定演算された一画素値と、第二の次元沿いの単一画素に近接し て先行する第一の次元の調整された推定演算された画素値とを比較し、これによ り単一画素のためのより調整された推定演算された画素値を演算するための装置 を含む。

更に、本発明の好適実施例に従って、上記画像平滑化装置は、受は取り画像と第 一の次元諸手順の結果との間の差分を反映する為に第二の次元諸手順の結果を調 整する装置を含む。

更になお、本発明の好適実施例に従って、上記画像平滑化装置はまた、画像を走 査するための電子スキャナを備え、これにより受け取り画像画素群を供給する装 置を含む。

加うるに、本発明の好適実施例に従って、上記画像平滑化装置はまた、上記受は 取り画像画素群を供給するためのビデオシステムを含む。

また、本発明の別の好適実施例に従って、連続する画像により先行された現画像 の一方向時間領域平滑化のための装置であって、現画像の単一画素の未処理値と 、少なくとも一つ先行する画像の少なくとも一つの画素に対応する平滑値と間の 差分函数を演算するための装置と、平滑値と重みが上記差分函数の函数となって いる現画像の単一画素の未処置値との重み合計を演算することによって現画像の 単一画素のための平滑画素値を生成する装置とを含む装置が用意される。

また、本発明の別の好適実施例に従って、連続する画像により先行された現画像 の一方向時間領域平滑化のための方法であって、現画像の単一画素の未処理値と 、少なくとも一つ先行する画像の少なくとも一つの画素に対応する平滑値と間の 差分函数を演算し、平滑値と、重みが前記差分函数の函数となっている現画像の 単一画素の未処置値との重み合計を演算することによって、現画像の単一画素の ための平滑画素値を生成する諸手順を含む方法が供給される。

゛　の　な　晋゛ 本発明は、これに続いて諸図を参照しながらなされる詳細な説明から理解され且 つ真価を認められるであろう。

上記諸図において、 第１図は、本発明の好適実施例により構築され動作する一次元二方向画像平滑化 装宜の簡略化したブロック図である。

第２図は、第１回の一方向平滑化ユニット２４の簡略化したブロック図である。

第３図は、本発明の第１実施例により構築され動作する第１図の二方向平滑化ユ ニット２８の簡略化したブロック図である。

第４図は、本発明の第２実施例により構築され動作する第１図の平滑化ユニット ２８の簡略化したブロック図である。

第５図は、第１図の装置の第１の変形である本発明の好適実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

第６図は、第１図の装置の第２の変形である本発明の好適実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

第７図は、第１図の装置の第３の変形である本発明の好適実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

第８図は、第１図の装置の第４の変形である本発明の好適実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

第９図は、第１図の装置の第５の変形である本発明の好適実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したフ゛ロンク図である。

第１０図は、第１図の装置の第６の変形である本発明の好適実施例により構築さ れ動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

第１１図は、第１図の装置の第７の変形である本発明の好適実施例により構築さ れ動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

第１２図は、シーケンスの画像データを平滑化するための平滑化装置の簡略化し たブロック図である。そして、第１３図は、第１２図の装置の一変形である本発 明の好適実施例により構築され動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図 である。

゛　の晋　なｉ゛ 全体的に参照数字１０で示される一次元二次元画像平滑化装宜の簡略化したブロ ック図である第１図を参照する。

この画像平滑化装置は、本発明の好ましい実施例により構築され動作する。

画像平滑化装置１０は、画像前処理ユニット１２と、推定利得パラメータ計算ユ ニット１４と、二次元処理装置１６とを有する。この画像処理装置１６は、画像 前処理ユニッ）１２からの画像入力を受信し且つ推定利得パラメータ計算ユニッ ト１４によりロードされる推定利得パラメータＬＵＴを有している。

画像前処理ユニット１２は、ビデオカメラあるいはビデオレコーダのような適切 な装置から、アナログ画像データを受信し且つアナログ画像データのアナログ− ディジタル変換を行なうよう作動する。例えば、第１図の装置の処理速度とは異 なるデータ入力速度に適応する必要がある場合に、得られたディジタル画像デー タは、もし適切ならば、フレームバッファに記憶することができる。画像前処理 ユニット１２の出力は、ここでは“原画像データ”とも呼ばれているが、ライン 毎に、二方向処理装置の原データラインバッファに提供される。

本明細書で用いられるように、゛°ライン”という用語は、画像行、画像列ある いは、画像内の画素の斜め一元配列のような、画像の一元ユニットを指している 。画像の次元の選択とこれに沿ったその処理をする場合には、特定の次元に沿っ て配置される画像エツジのような画像の特徴と、特定の統計キャラクタの雑音が 、高確率で特定の次元に沿って発生する如き雑音の特徴とを考慮に入れることが 好ましい。

指標“ｉ”は、ここでは、ライン（各ライン毎に、ｉ＝１、・・・、Ｉ）内の画 素の指標として用いられる。ここで、用いられるように、“Ｘ　（ｉ）”は、画 素ｉ用の原画検値を示しており、付録の式ＩＡ及びＩＢで定義されるように、信 号部分及び雑音部分とを有している。原データ画像の信号部分Ｓ“　（＋）の最 小の平均二乗推定値Ｓ　（ｉ）は、付録Ａの文書８において！ｉ諭されているよ うに、付録Ｃの式２により確定される。

言うまでもなく、−次元ラインは、反対の二方向どちらでも処理することができ る。例えば、画像行は、右方から左方へ、あるいは左方から右方へ処理すること ができる。

画像列は、上方から下方へ、あるいは下方から上方へ処理することができる。

二方向処理装置１６は、ＬＵＴｌＢ及び原始データラインバッファ２２から離れ て、一対の一方向平滑化ユニット２４及び２６と、二方向平滑化ユニット２８と を有する。

ユニット２４及び２６は、第１及び第２の反対方向それぞを続行して、原画像ラ インバッファ２２の原画像データを平滑化する。二方向平滑化ユニシト２８は、 一方向平滑化ユニット２４及び２６からの遅延出力データを受信する。

二方向平滑化ユニット２８は、第１及び第２の一方向平滑化装置の双方において 、一方向平滑された画像データを、これに、二方向平滑化処理を実施することに より、統合する。

一方向平滑化ユニット２４及び２６は、画像前処理ユニット１２及び原データラ インバッファ２２それぞれから原画像データＸ（ｉ）を受信し、そして更にＬＵ ＴｌＢのような適切な送信側から、推定利得パラメータＫ　（ｉ）を受信する。

一方向平滑化装置２４及び２６は、それぞれ付録Ｃの式２で定義される最小平均 誤差推定Ｓ　（ｉ）に対しての、付録Ｃの式３Ａ及び３Ｂそれぞれにおいて定義 され、ここでは、Ｓ、（ｉ）及びＳ−（ｉ）と称されるそれぞれの近似値を計算 する。

画素ｉの原画像値Ｘ　（ｉ）の信号部分の推定Ｓ。（ｉ）あるいはＳ−（ｉ）そ れぞれを計算する際に、各一方向平滑化装置が、画素ｉ及び平滑化の方向でｉだ け先行する画素に関する情報のみを使用するのが、本発明の特別の特徴である。

前記図面に関して示し且つ記載した他の実施例と同様に、第１図の実施例の別の 特別な特徴は、ここに図示し且つ記載される画像平滑化装置の出力は、通常は、 その入力に対して非線形であることである。

例えば、簡略化のため、ラインバッファ２２は、画像行を記憶するものとし、一 方向平滑化ユニット２４は、左方から右方へと平滑化するものとし、そして、一 方向平滑化ユニット２６は、右方から左方へと平滑化するものとする。

言うまでもなく、前記例のみに限定する意図はない。この例の場合、画素ｉの信 号部分Ｓ”（ｉ）の推定を計算する際、左方から右方の平滑化ユニット２４は、 画素ｉ及び画素ｉの左側の画素の原画像値のみを使用する。左方から右方の平滑 化ユニット２４は、画素１の信号部分を推定するために、画素ｌの右側の画素の 原画素値を使用しない。これに対し、右方から左方の平滑化ユニット２６は、画 素ｉの信号部分の推定を計算する際に、画素１及び画素ｉの右側の画素の原画像 値のみを使用する。右方から左方の平滑化装置２６は、画素ｉの信号部分を推定 するために、画素ｉの左側の画素の原画像値を使用しない。

一方向平滑化ユニット２４及び２６の前記特徴の特別な利点は、各画素ｉ毎に、 平滑化ユニット２４及び２６それぞれによって形成される信号推定Ｓ、（ｉ）及 びＳ−（ｉ）が、実質的に互いに独立していることにある。又、前記例の場合、 画素ｉに対する、一方向平滑化ユニット２４の信号推定は、画素ｉの右側ｉに発 生する画像効果によって、“汚染されていない”ものとみなされる。同様に、画 素ｊに対する一方向平滑化ユニット２６の信号推定Ｓ−（ｉ）は、画素ｉの左側 に発生する画像効果によって“′汚染されていない”ものとみなされる。

付録Ｃの式３Ａは、Ｎ−１）番目の画素の信号推定値Ｓ、（ｉ−１）を用いて、 画素ｉに対する第１の方向への信号推定値Ｓ。（ｉ）を計算するために、一方向 平滑化装置によって用いることができる好ましい反復式である。

（ｉ−１）番目の画素は（＋）の平滑方向で、現画素ｉに先行する。式３Ｂは（ ｉ＋１）番目の画素の信号推定値５−（ｉ＋１）を用いて、画素ｉに対する信号 推定値５−（ｉ）を計算するために、一方向平滑化装置２６により用いることが できる好ましい反復式である。（ｉ＋１）番目の画素は（−）の平滑方向で、現 画素ｉに先行する。

式３Ａ及び３Ｂにおいて、Ｋ、（ｉ）及びに−（ｉ）はそれぞれ、ＬＵＴｌＢに より一方向平滑化ユニット２４及び２６に提供される推定利得パラメータを指し ている。第１図に示すように、平滑化ユニット２４及び２６は、パラメータｄや 　（ｉ）及びｄ〜　（ｉ）それぞれの絶対値によってＬＵＴｌＢをアドレス指定 する。これらのパラメータは、共に、原画像データから発生され、各々、画素ｉ でのエツジの信号強度のそれぞれの方向推定値がら成っている。ｄ。

（ｉ）及びｄ−（ｉ）は、付録ｃの式３Ａ及び３Ｂに関して、確定される。

前述の如く、推定利得パラメータＫ　（ｉ）は、推定利得パラメータ計算ユニッ ト１４により構成されるＬＵＴｌＢに記憶されるのが好ましい。ユニット１４は 、好ましくは、２外数値、Ｓｉｇｍａ　、、及びｒ、を受信する。ｒ、は、信号 の相関係数であり、付録Ｃの式２によって理論的に定義される・Ｓｉｇｍａ　Ｉ ＋は標準偏差であり、この例では、弐ＩＡによって明確化されているが、言うま でもなく本発明の方法の適用可能性は、広範囲の種々の雑音分布にまでおよび、 ガウス雑音分布に限定されていない、ユニット１４は、ユーザからの手動入力を 受容するための手段を備えてもよく、この場合、Ｓｉｇｏ＋ａ　ｎ及び１１手で 入力することができる。

０．６〜０．８の範囲以内の数値の如き、ｒ、に対する全ての適切な初期値が、 ユーザにより選択することができる。

０から１０のグレイレベルの間の数値のような、Ｓｉｇｍａ　ｌｌに対する全て の適切な初期値が、ユーザにより選択することができる。ｒ、及びＳｉｇｍａ　 ｎに対する初期値が、一度決定されてしまうと、第１図の装置が出力画像を得る ために、ここで説明するように用いられる。出力画像を見た時に、ユーザが、出 力画像が滑らかすぎる、又は、ぼやけていると思った場合、彼はｒ８の数値を減 少し、及び１又はＳｉｇｎａｎの数値を減少させることができる。ユーザが出力 画像を見て、雑音が多いあるいは急変しすぎると思った場合には、彼はｒ、の数 値を増加させ、及び／又は、Ｓｉｇｍａ　、の数値を増加させることができる。

推定利得パラメータ計算ユニット１４は、ｄパラメータの関数として、Ｋパラメ ータを計算し、推定利得パラメータＬＵＴ１８に、Ｋとｄのパラメータの組を記 憶する。推定利得パラメータＬＵＴ１８は、一方向平滑化ユニット２４及び２６ それぞれから入来するｄ、及びｄ−値の絶対値により、アドレス指定され、一方 向平滑化装置２４及び２６に、それぞれ送り戻されるに、及びに−パラメータを 計算する。推定利得パラメータＬＵＴ１８は、又二方向平滑化ユニット２８に、 Ｋ、−値を提供する。この二方向平滑化装置２８は、詳細に後述するように、ユ ニット２日によって与えられるｄ、−値の絶対値によって、アドレス指定される 。

利得推定パラメータ計算ユニット１４は、付録Ｃの式４及び５に従って、計算を 実施することができる。その式４は、反復的公式であり、式５は、反復処理が開 示される初期の公式である。

好ましくは、Ｋは、０．０２〜０．１　ノ分解能で、ｏ〜１ｏｏノ範囲の全ＳＮ Ｒ値の如き、複数のＳＮＲ値に対応させて、複数のｄ値のそれぞれ毎に計算され る。これ故、ＬＵＴＩ８は、１０００〜５０００組のｄ及びに値の表を有してい る。各ｄの数値に対して、Ｋは、比較的少数の反復後に静止状態に、達するので 、単一のに値のみが、各ｄ値に対して記憶される必要がある。２５〜５０の繰り 返しのような、適切な数の式４の繰り返しが、各ｄ値毎に実施され、その結果、 得られる単一の静止状態のに値が、対応するｄ値と関連的に記憶される。

当然ながら、ＬＵＴ１８は、式４及び５に従って、構成される必要はない。他の 場合、例えば式４及び５を用いることにより得られる数値に対しての適切な近似 値が、線形化及びティラー級数伸長によって生ずる可能性がある。同様に、式４ 及び５を用いることにより、或いは他の方法により得られる数値は闇値化され、 さもなければ制限された精度による計算上の誤差を回避するために変更される。

明らかなように、式４及び５による計算は、ファジー論理方法のようなＫを発生 させる発見的方法に取り換えることができる。この場合、ＬＵＴ１８に記憶され た関数は、゛′ファジー要素関数”と呼称すればより適切であろう。ファジー論 理方法は、付録Ａの文書７に記載されている。

又、明らかなように、適切なに値の計算は、画像内の各ポイントの空間記憶位１ によって制御される。例えば、ブロック変換画像の符号化の場合、個々のブロッ ク内の平滑化に比較すると、隣り合ったブロックの境界に沿って異なる平滑化を 行うことが所望される。別の例は、高輝度の画像区域に比較して、低輝度の画像 区域に平滑化がより多く適用されるように、Ｋ値が画像輝度の局所的平均値によ っても制御されるものである。

本発明の好ましい実施例によれば、第２のＬＵＴを設けることができる。これは 、各組のＫ及びｄ（′ａを、ＬＵＴＩ８に記憶する代わりに、複数組のＫＸｄ及 びｄ値を記憶し、これにより、平滑化ユニット２４及び２６それぞれに関係した 式３Ａ及び３Ｂを用いた時に、ＬＵＴのに出力とｄを乗算する必要がなくなる。

原ＬＵＴ１８は、好ましくは保持されて式７によって示すように、積ＫＸｄを用 いない平滑化ユニット２８を補助する。

一方向平滑化ユニット２４は、二方向平滑化ユニット２８と連繋する信号推定ラ インバッファ３２の全画素ｉに対する信号推定値Ｓ。（ｉ）を記憶する。一方向 平滑化ユニット２４は、同様に、二方向平滑化ユニット２日と連繋するｄ、（ｉ ）ラインバッファ３４の各画素ｉ毎に計算されるｄ。（ｉ）値も記憶する。

二方向平滑化ユニット２８は、ラインバッファ３２及び３４それぞれを介して、 一方向平滑化ユニット２４がらの、一方向信号推定値Ｓ。（ｉ−１）及び一方向 ｄ。（ｉ）値を受信し、又、一方向平滑化装置２４に対して、反対方向に続く、 直接一方向平滑化装置２６からの対応する一方向数値Ｓ−（ｉ＋１）及びｄ−（ ｉ）を受信するように動作する。二方向平滑化ユニット２８は、付録Ｃの式６を 用いて二方向ｄ値、ｄ、−（ｉ）を計算する。この数値はＬＵＴ１８をアドレス 指定するために用いられる。得られたに、−（ｉ）値は、二方向処理装置１６の 出力である。各画素ｉに対する二方向信号推定値Ｓ。−（ｉ）を計算するために 、二方向平滑化装置により用いられる。付録Ｃの式はＳ、−の計算用の好適な公 式である。

好ましくは、二方向平滑化ユニット２８の出力は、第１０図及び第１１図に関し て、詳細に後述するように、ある応用では有用な付録Ｃの式８により確定される 数値合計１（ｉ）と同様に、二方向差値ｄ、（ｉ）も有する。

次に、本発明の好ましい実施例により構築され動作する第１図の一方向平滑化ユ ニット２４のような一方向平滑化装置の簡略化したブロック図である第２図を参 照する。言うまでもなく、第２図の装置は、付録Ｃの反復式３Ａを実行するに適 切である。第１図の一方向平滑化ユニット２６は、画素ｉに先行する画素が画素 （ｉ−１）よりもむしろ画素（ｉ＋１）となるように、一方向平滑化ユニット２ ６が、子方向よりもむしろ一方向に進むという点を除けば、第２図の一方向平滑 化ユニット２４と同一である。

第２図の装置の特別な利点は、処理次元に沿って発生する大規模な信号不連続が 発生することにある。第２図の装置の欠点は、高振幅の雑音変動及びスパイクが 保存され、且つ第２図の装置の方向及び反復性により、位相遅延が導入されうる 点にある。

次に、本発明の第１実施例により構築され動作する、第１図の二方向平滑化ユニ ット２８の簡略化したブロック図である第３図を参照する。明らかなように、第 ３図の装置は付録Ｃの弐６及び７を実施するに適切である。

第３図の装置の特別な利点は、現画素３２の両側に対称的に配Ｉされた隣り合っ た画素からの一方向平滑結果は、現画素のエツジ信号の強度を推定し、雑音スパ イクを効果的に平滑するためにも使用されることにある。

付録Ｃの弐６によって得られる工ンジ強度ｄ、（ｉ）の推定値は、エツジ検出装 置では有用である。これにより、推定値は画像内の各ポイントにおけるエツジ存 在の信転計測値として用いられ、この場合、局部的最大限度あるいは比較的高い エツジ強度値測値を有する画像記録位置は、画像エツジとして区分される。安定 度の高いエツジ強度値ｄＥ、（ｉ）は、二方向平滑結果、つまり、ｄ’　、−（ ｉ）＝Ｓ、−（ｉ　１）　−３，−（ｉ＋１）を用いて計算することができる。

この場合、５＝（ｉ−１）及びＳ、−（ｉ＋１）は、付録Ｃの式７により計算さ れる。

次に、本発明の第２実施例により構築され動作する第１図の二方向平滑化ユニッ ト２８の簡略化したブロック図である第４図を参照する。第４図の装置は、異な る数値がＬＵＴ１８をアドレス指定することを除けば、第３図の装置と類似して いる。第３図において、ｄ、（ｉ）は、ＬＵ７１８をアドレス指定し、このアド レスは付録Ｃの弐６により発生する。第４図において、ｄ”、（ｉ）はＬＵＴ１ ８をアドレス指定し、このアドレスは付録Ｃの式９により発生する。

第３図の装置に対して、第４図の装置の特に優れた点は２個の別々の例が識別さ れ、異なる方法で処理されることにある。第１の例では、現入力画像値Ｘ（ｉ） は、Ｓ、（ｉ−１）及びＳ−（ｉ＋ｌ）によって区分される輝度範囲の外部にあ る。第２の例では、現入力画像値Ｘ（ｉ）は、Ｓ。（ｉ−１）と５−（ｉ＋１） との間に存在する。第１の例では、第３図及び第４圀の装置によって発生される 出力は同一である。というのは、両方の装置が画像エツジに一致するスパイクの 発生を仮定するからである。しかし、第２の例では、第３図及び第４図の装置に よって発生される出力は同しものではない。というのは、第４図の装置は、表面 を仮定するので、平滑化の程度が増加するからである。

本発明の好ましい実施例によれば、第１図の二方向処理装置１６は、各々が二方 向処理装置１６と実質的に同一である１個以上の追加二方向処理装置により拡張 することができる。第５図、第６図、及び第７図は、それぞれ３種類の変形であ る本発明の好ましい実施例により構築され動作し、各々２個の二方向処理装置を 有する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である。

特に、本発明の好ましい実施例により、構築され動作する画像平滑化装置の簡略 化したブロック図の第５図を参照する。第５図の装置は、各々が第１図の単一二 方向処理装置１６と実質的に同一となりうる、２個の二方向処理装置４０及び４ ２を含有している点を除けば第１図の装置に類似している。二方向処理装置４０ は、ライン毎に原データＸ（１，ｉ）を受信し、１ライン遅延を有する二方向信 号推定値Ｓ’、（１−１，ｉ）を発生する。

二方向処理装置４０によって発生される信号推定値は、第１図の原データライン バッファ２２と実質的に同一である、二方向処理装置４ｏのラインバッファに記 憶される。

ラインバッファ４４内のデータは、二方向処理装置４２内ノ平滑化ユニツト４６ により受信される。この平滑化ユニット４６はユニット１８，２４．２６，２８ ．３２及び３４と実質的に同一のユニットから成っている。第５図の装置の特に 優れた点は、二方向処理装置４ｏ及び４２の間に、中間メモリバッファの必要が ないことにある。

処理装置４０及び４２は、水平方向次元の様ないずれの次元でもよい、同じ次元 に沿って動作する。第５図において、二方向処理装置４０の出力はこの例で、処 理装置４゜が水平方向次元に沿って進行することを示すために、３ｈ、−と呼ば れ、そして二方向処理装置４２の出力は処理装置４２が、処理装置４０によって 用いられたのと同じ次元に沿って、二度処理される出力を提供することを示すた めに、ｓｈｈ、−と呼ばれる。

第５図及び後続の図において１は、画像ライン（行、列、斜め一次元ユニットあ るいは他の形式の一次元配列）用の指標である。

第５図の装置への原データ入力はＸ（１，ｉ）と表示されるが、出力は、第５図 の装置が２ラインのみの遅延で、実質的にリアルタイムで動作することを示すた めに、ｓｈｈ、（１−２，ｉ）と表示される。

次に、本発明の好ましい実施例により構築され且つ動作する画像平滑化装置を示 す第６図を参照する。第６図の装置は、二方向処理装置４０及び４２の間に、画 像の全画素用のＳｈ、−値を記憶する中間画像メモリハンフ７４８が設けられて いる点を除けば、第５図の装置に類似している。

第６図の装置の特別の長所は、画像メモリバッファ４８の提供により、二方向処 理装置４０及び４２は、画像データの同一次元に沿って処理する必要がないこと にある。

例えば、第６図に示すように、二方向処理装置４０は、処理装置４０の出力の肩 書文字“ｈ”によって示されるように、行毎に、水平方向に画像を処理すること ができる。

二方向処理装置４２は、処理装置の出力の肩書文字“Ｖ″によって示されるよう に、列毎に垂直方向に画像を処理することができる。処理装置４０の出力の指標 は、第６図にｌ及びｉとして表示されているが、処理装置４２の入力の指標は、 ｍ及びｊとして表示されている。というのは、２つの入力は、異なる次元に沿っ て読み取られ得るので、異なる指標を割り当てることができる。

次に、第１図の装置の第３の変形である本発明の好ましい実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である第７図を参照する。

第７図の装置は、各々が、第１図の二方向処理装置１６に実質的に同一となりう る２個の二方向処理装置５ｏ及び５２を含有している点を除けば、第１図の装置 に類似している。第５図及び第６図の場合と異なり、第７図の両方の二方向処理 装置５０及び５２は、並行して配置されているので、これらの処理装置は、原デ ータＸ（＋、ｉ）上で動作する。

明らかなように、第７図の二方向処理装置５ｏ及び５２は、同じ次元に沿うが、 異なる入力パラメータｓｉｇｍａア及びｒ、を用いて、画像を処理することがで きる０例えば、二方向処理装置５０は、過度の平滑化に適切なに値を用いて、画 像を処理することが可能であるが、一方、二方向処理装置５２は、変動画像を与 えるために適切なに値を用いて、画像を処理することが可能である。

第７図の装置は、二方向処理装置５ｏ及び５２により発生さレル推定信号ＳＡ、 −（］−１、ｉ）及びＳ”、−（１−１、ｉ）を組み合わせて、誇張推定信号Ｓ ”＝（＋−１゜ｉ）とするために動作する演算ユニット５４も有している。

例えば、処理装置５０及び５２の出力は、高周波数エンハンスメントの指定を得 るために、ユニット５４により適切に重み付けされ、そして加算される。他の場 合、ユニット５４の組み合わせ動作は、帯域周波数ろ波器を合成する重み付は減 算から成ることもある。

第７図の装置に対する原データ入力は、Ｘ（１，ｉ）と表示されるが、一方、出 力は、第７図の装置が１ラインのみの遅延で、実質的にリアルタイムで動作する ことを示すために、Ｓ”−（１−１，４）と表示される。

次に、第１図の装置の第４の変形である本発明の好ましい実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である第８図を参照する。第８ 図の装置は、それがリアルタイムで動作し、且つリアルタイム動作を許容するた めに、第２の次元の処理は第６図の場合と同し意味での二方向ではないというこ とを除外すれば、第６図の装置に類似している。

図示するように、第６回の二方向処理装置４２は、“疑似二方向平滑化ユニット ”８０に替わっている。疑似二方向平滑化ユニット８０は、二方向処理装置４０ から、Ｓｈ。−（１＋１．ｉ）出力値を受ける。これらの数値は、下付文字“＋ −”によって示すように、二方向性を示し、肩書文字りにより示すように、水平 方向次元のような第１の次元に沿って処理される。当然のことであるが、第１の 次元は、水平方向次元である必要はなく、事実、垂直方向次元あるいは４５度に 限定されないが、ある程度水平方向に向けられた斜め方向次元、又は時間次元で もよい。より一般的には、本明細書に記載する全実施例の場合、特定の方位を有 する特定の次元の識別に、限定されるものではない。

疑似二方向平滑化ユニット８０は、付録Ｃの式１０〜１５に従って、第２の次元 に沿って二方向処理装置の出力値を平滑化する。二方向平滑化ユニット８０は、 式１０により定義される。平滑化ユニット８０により使用される第１の方向ある いは上方から下方への反復推定値と、弐１２により定義されるように、平滑化ユ ニット８０により使用される第２の方向あるいは下方から上方への反復推定値と の差のために、ここでは、“疑似二方向”と呼称される。式１０の上方から下方 への推定値は、前行（現行の１行上側）の第２次元一方向推定値を用いる０式１ ０において、Ｋ’。

（＋−１，ｉ）は、所定のｒ、及びｓｎｒに対して、付録Ｃの式４で定義される ように、不変状態推定利得パラメータである。この場合、５ｎｒ＝　（ｄ’　、 （１−１，ｉ）／ｓｉｇｍａ　ｎ　）　”であり、ｄ’、（１−１，ｉ）は、付 録Ｃの式１１で定義されている。

これに対して、式１２の下方から上方への推定値は、前行（現行の１行下側）の 第２の次元の一方向推定値を利用しない、というのは、この手順には実質的に全 体画像を記憶する必要があり、そしてかなりの遅延を導入することになるからで ある。その代わり、式１２の下方から上方への第２の次元の推定値は、現行の下 側の行の第１次元二方向あるいは水平方向に平滑化された推定値に基づいている 。

換言すれば、現行に対する第二方向推定値は、現行に先行する全行に基づいてい るよりも、むしろ、現行に先行する単−行のみに基づいている。式１２を用いる 利点は、導入される遅延が１ラインの遅延だけであることである。

次に、第１図の装置の第５の変形である本発明の好ましい実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である第９回を参照する。この 実施例は、水平方向次元のような第１の次元に沿って、高周波数明細を保存し且 つ垂直方向次元に沿った平滑化処理の如き、第２次元の平滑化処理の順序で、高 周波数明細が平滑化されるのを防止することが所望される適用装置では特に有用 である。

第９図の装置は、第８図のユニッ）１２，１４．・４０及び８０を有している。

更に、第９図の装置は、高周波数明細信号保存ユニット１００を含有している。

高周波数明細保存ユニット１００は、二方向処理装置４０の信号出力Ｓ＋″。− （１＋１．ｉ）を受信し、そして、水平方向高周波数変動に対する数値ａｈ、− （＋＋１．ｉ）を得るために、該出力を対応する原入力画像値Ｘ　（１＋１．ｉ ）から減じる。

これらの変動は、ある種の適用装置では保存すべき水平方向あるいは第１次元に 沿った高周波数明細を示すというよりはむしろ、好ましくないと見なされている 。ａ″。−（１゜ｉ）値の数学的定義は、付録Ｃの式１６で与えられる。

図示するように、高周波数明細値ａｈ。−（＋、ｉ）は、ラインバッファ１０２ に記憶することにより保存され、疑似二方向平滑化ユニット８０により実行され る第２次元平滑化処理には提供されない。第１次元の高周波数明細値と、平滑化 ユニット８０の２次元平滑化数値とを組み合わせる演算ユニット１０６が提供さ れる。

式１７において、ｇ（１，ｉ）は、定数となり、又は他の場合、個々の画素上で 変化しうる高周波数利得因数である。ｇは、ユニット８０の二次元的平滑化され た出力値に対してａ’、（１，ｉ）値に割り当てられる重みを決定する。もし、 ｇが大きすぎるならば、垂直方向の平滑化情報に対して、高周波数明細の強調度 が高いと思われる。もし、ｇが小さすぎる場合、高周波数明細の強調度が不充分 であると思われる。従って、ｇは１のような所定値に、初期設定することができ 、その後、出力画像の視覚検査によって選択することができる異なる定数に変え ることができる。

他の場合、ｇはウィーナーフィルタのような適切な方法を用いて、個々の画素の 関数として計算してもよい。ウィーナーフィルタについては、付録Ａの文書１に 記載されている。

第８図及び第９図の装置は、広範囲の適用例において有用である。ここに、可能 性のある適用例の模範となる２種類の標本適用例について記載する。

Ｈ上：　ＣＣＤ画像スキャナのような線形走査検出器は、応答不均一性を有する 。検出器が測定され、且つ不均一性の大部分が適切な回路により修正されること がよくある。

しかし、このような修正手段は、精度が制限されており、残りの１％乃至５％程 度の不均一性は通常は画像内に残留する。このような不均一性は、分散輝度差あ るいは、画像走査次元に沿う隣り合ったライン間の横線として感知される。

本発明によれば、このような画像は、水平方向次元の如き次元に沿って２走査さ れ、中間で前処理ユニット１２に記憶される。第９図の実施例で記憶された画像 は、水平方向次元に沿って、先ず二方向に平滑化される。高周波数明細信号ａ’ 、（１，ｉ）は、入来信号を平滑化結果から区別することにより計算され、ライ ンハンファユニット１０２に記憶される。高周波数信号ａ’、−（１，ｉ）は、 線形フィルタに通常発生する行きすぎ量及び脈動によって低下することはない。

というのは、使用される低域ろ波器が、エツジ保存二方向平滑化ユニットのため である。

二方向水平方向平滑化信号は、次いでユニット８０により垂直方向に平滑化され 、その結果Ｓｖ、（１，ｉ）が演算ニレノ）１０６により、高周波数保存信号ａ ｈ、−（１゜ｉ）に加算される。この例では、雑音が走査検出要素のライン同志 の不均一性により、主として垂直方向に効果的に減少される。第９図の装置が処 理の垂直方向次元に沿って進むに従い、垂直方向の不均一性は、スパイクとして 現われ、その結果、これは非常に減少する。

伍ｌ二公知の問題は、通常はカラーで感知される水平方向の横線及びすしとして 録画ビデオ画像に現われるアナログ記録雑音である。このすしは、ＰＡＬ及びＮ ＴＳＣ映像標準及び録画再生の限界故に発現するものである。このすし、つまり 、ストリーキング効果は、映像ラインに沿った種々の位置での隣り合った映像ラ イン間の輝度及び色差によって、しばしば横線として感知され、映像及び静止映 像の質を滅している。

第９図のエツジ保存二方向平滑化ユニット４０は、ラインバッファ１０２に対す る高周波数抽出器として動作することができる。ユニット４０は、疑似二方向平 滑化ユニット８０により減少されるうる全体的に垂直方向不均一性がら成るエツ ジ保存低周波数水平方向信号も提供する。もし、画像がＲＧＢ画像のようなカラ ー画像であるならば、前述の処理は最終的なＲＧＢ画像結果を得るために、３種 類のカラー画像の各々に別々に適用することが可能である。

次に、第１図の装置の第７の変形である本発明の好ましい実施例により構築され 動作する画像平滑化装置の簡略化したブロック図である第１０図を参照する。第 １０図の装置は二次元処理装置４０が三次元処理装置１１０に置き換えられてい る点を除けば、１個の二方向処理装置４２が別の二方向処理装置４０の出力を処 理する第５図の装置に類似している。

三次元処理装置１１０は、現ラインに対するＳ３　（１゜ｉ）出力を水平方向の ような適切な次元で動作しうる二方向処理装置４２に提供する。三次元処理装置 １１０により発生される現ライン１に対するＳ’　（１，ｉ）出力は、二方向処 理装置４２により提供される、前ラインの少なくとも１画素に対するＳ″′・” 、（１−１，ｉ）出力の関数である。好ましくは、処理装置４２により処理装置 １１０に与えられるＳ出力は、現画素の垂直方向の隣接画素及び斜め方向に隣り 合わせた２画素に関係している。その全３画素は前行に位置している。

前記例では、処理装置１１０は三次元である。三次元は垂直方向及び４５度の２ 対角線である。他の場合、処理装置１１０は、−次元あるいは二次元であっても よい。処理装置１１０により各次元に沿って行われる処理は、本例では上方から 下方へのような一方向性のものである。

前記実施例の特にすぐれた利点は、推定信号の呼出推定値の信転性が現画素に関 する入力と同様に、現画素の隣り合った画素の前推定値を用いることにより高め られる点にある。

第１０図のユニット１１０及び４２を操作するに適切な式は付録Ｃの式１８−２ ２である。

好ましくは、第１Ｏ図のユニットの出力は第１図に関して前述の如く定義したＳ ｕｍｌ”　（１−１，ｉ）及びｄｌ・３゜−（１−１，ｉ）の２値を有している 。これらの数値は、第１１図に関して後述するように、ある種の適用装置では有 用である。

次に、第１図の第７の変形である本発明の好ましい実施例により構築され動作す る画像平滑化装置の簡略化したブロック図である第１１図を参照する。これは、 細線を雑音として処理し、平滑化するよりもむしろ、その幅がわずか１画素であ るような、細線を保存することが所望される適用装置に対しては特に適している 。

第１１図の装置は、二方向ユニット４２との接触面を有する細線保存ユニット１ ２０が設けられている点を除外すれば、第１０図の装置に類似している。細線保 存ユニット１２０は、ユニット４２から、現ラインの少なくともＳｕｍ　１　ｈ ・３゜−を受信する演算ユニット１２２を含有している。

好ましくは、演算ユニット１２２は、前ラインの現画素の垂直方向に隣り合う画 素及び斜め方向に隣り合った２画素に対応して、前ラインから、各現画素に対す る３個のＳｕｍｌ”３．−値を受信する。演算ユニット１２２には、ユニット４ ２にＬＵＴ１８用のアドレスを設ける。

付録Ｃの式２３に関して定義する如く、演算ユニット１２２のＳｕｍｌ”’。− 人力は特定の画素に対しての、２個の一方向差の合計であり、従って、該画素内 の高周波数明細信号の存在を示す表示となる。第１１図の演算ユニット１２２の 演算を実行するに適切な論理式は付録Ｃの式２３である。式２３は行１−１内の 現画素ｉから、行！−２内の画素ｉ−１，ｉ及びｉ＋１のうちの少なくとも１画 素にまで延びる細線を発見した場合には、ＬＵＴアドレスｄ〜を増加することに より、ＬＵ７１８をアドレス指定するに適切な出力を発生するよう動作する。Ｌ ＵＴアドレスは、細線に遭遇した時には増加される。というのは、ＬＵＴアドレ スの数値を増加すると、平滑化の量を減少させる効果があるからである。従って 、細線を発見した時には、低レベルの平滑化が好ましい。

次に、本発明の好ましい実施例により構築され動作するシーケンスの画像データ を平滑化するための平滑化装置の簡略化したブロック図である第１２図を参照す る。第１２図の装置は、第１図の画像前処理ユニット１２と同一となりうる画像 前処理ユニット１４０を有している。前処理ユニット１４０の前処理出力は、一 方向時間領域平滑化ユニット１４２に提供される。ユニット１４２は、画像ｍの 画素（１，ｉ）の原始値と、画像ｍ−１の対応画素の一時的に平滑化された数値 との間の差の一方向時間領域推定値ｄｔ、（１，ｉ、ｍ）を計算する。先に平滑 化された画像ｍ−１の画素は、画像バッファ１４４のような、適切なメモリユニ ットに記憶される。

差分推定値ｄｔ、（＋、ｉ、ｍ）は、付録Ｃの式２４に定義されるような重みと して使用される数値Ｋｔ、（１゜ｉ、ｍ）を提供するＬＵＴ１８をアドレス指定 するために用いられる。

次に、第１２図の装置の一変形である本発明の好ましい実施例により構築され動 作する一連の画像を平滑化するための二方向時間領域画像平滑化装置の簡略化し たブロック図である第１３図を参照する。第１３図の装置は、第１図の前処理ユ ニット１２と同一となりうる前処理ユニット１５０を含有している。

好ましくは、−次元二方向処理装置１５２は、前処理ユニットからの一連の前処 理画像を受信し、各画像のラインに沿って空間平滑化動作を実行する。このライ ンは各画像の行から成っている。

二方向処理装置１５２の前処理された空間平滑化出力あるいは、前処理ユニット １５０の前処理出力は、“疑似二方向”時間領域平滑化ユニット１５４により受 信される。

時間領域平滑化ユニット１５４の動作を実行するための好ましい式は、付録Ｃの 式２５〜３０である６式２５〜３０は、時間領域平滑化ユニット１５４の入力が 前処理ユニット１５０から直接送られてくるものと仮定している。もし、ユニッ ト１５２が設けられており、ユニット１５４の入力が、ユニット１５２から送信 されるのであれば、数値ｘ　（１，ｉ、ｍ＋１）は、３ｈ　、−（１，ｉ、ｍ＋ １）によって置き換えられる。

時間領域平滑化ユニット１５４は、先行画像ｍ−１の画素（１，ｉ）に対する推 定信号値５ｔ、−（１，ｉ、ｍ）と、現画像ｍの画素（１，ｉ）及び後続画像ｍ ＋１の同一画素に対する原始値あるいは、二方向空間的に平滑化された数値を用 いて、現画像ｍの画素（＋、ｉ）に対する推定信号値ＳＬ、−（１，ｉ、ｍ）を 計算する。ユニット１５４は、ここでは“疑イ以二方向性”と呼ばれる。という のは、画像゛ｍに対する推定信号値が、以下に挙げるものの反復間数であるから である。

（ａ）処理の第１方向に対応して、付録Ｃの式２５により、Ｓｔ、（１，ｉ、ｍ −１）によって得られる先行画像用の推定信号値と、 （ｂ）処理の第２の“′疑似方向”に対応して、付録Ｃの式２７により、ＳＬ− （１，ｉ、ｍ＋１）によって得られる後続画像用の高品質よりやや劣る表示の信 号値。

付録Ａの文書４及び６で議論される、実行平均算法のような従来の一時的雑音低 減方法には、動く物体及び非静止画像に画像のぼやけが発生するという欠点があ る。第１２図及び第１３図の実施例は画素単位に基づいて、統合パラメータを適 合させるよう動作する。この適合化は、各画素単位に基づいて行われる。適合化 は、付録Ｃの弐２４〜３０を参照すれば明白なように、現画素と先行画像の対応 画素の平滑化結果との間の測定差に従って行われる。

当然ながら、本明細書に開示される装置及び方法の適用性は単色及びカラーの可 視画像の平滑化に限定されることなく、音声信号及び超音波信号に限定されない 他の種々のデータの平滑化にも有用である。又、本明細書に開示された特定の遅 延構造は、可能な遅延構造の単なる例示にすぎない。適切な従来の遅延構造があ れば、本願に開示される各実施例を実施するために使用することができる。

言うまでもなく、本願に開示される種々の実施例の特徴は、ここに特に開示され る実施例に変化を与えるような適切な方法で組み合わせることができる。例えば 、明らかなように、二方向工、ジ強度測定［ｄ。−（ｉ）及びｄｔ、−（ｉ）は 、追加の空間及び一時的次元において、同様の方法で拡張及び計算することがで き、これによってより確実なエツジ強度測定及びエツジ検出が可能となる。

又、当該業者には自明のことではあるが、本発明は前述のように本願明細書に特 に開示された事項に限定されるものではなく、本発明の範囲は以下の請求の範囲 によってのみ画定されるものである。

付−」［−Å 以下に列挙する全ての文書の内容が参考文献として、ここに組み込まれている。

１．７ヘシ、Ｂ９、　ソング、Ｗ、Ｊ、及びパールマン、Ｗ、　Ａ、（１９９０ ）　“雑音画像をフィルタするための適合推定装置”、光学エンジニアリング、 ２９巻第５．　ｐ、　４８８−４９４゜ ２、ギノスイン、Ｒ，、（１９９１）“エツジ保存反復平滑化装置を用いた適合 雑音低減方法”、電子工学及び情報科学に関する第９回神戸国際シンポジウム、 神戸、日本、６月１８日。

３、チンＲ，Ｔ、及びイエＣ，Ｌ、　、（１９８３）　’“エツジ保存雑音平滑 化技術の量的評価”、コンピュータビジョン、グラフィ２クス及び画像処理２３ 、ｐ　、　６７−９．１　。

４、ゲルプ、Ａ、ｅｄｔ、　（１９７４）　”応用光学推定”、テクニカルスタ ッフ、分析科学コーポレーション、Ｍ、１．Ｔプレス、ケンブリッジ、マサチュ ーセ、ツ。

５、ギアスイン、Ｒ，、（１９８８）“フリル画像のための適合ダイナミックレ ンジ圧縮”、スパイ１０３８巻、光学エンジニアリングに関するイスラエルでの 第６回会議、ｐ　、　２９９−３０６　。

６、ラビナ、Ｌ、Ｒ，及びゴールド、Ｂ、　、（１９７５）　“ディジタル信号 処理の理論及び応用”、ブランチイスホールＩｎｃ、イングルウンド　クリ７、 ニューシャーシーｐ、２０５−２０９　。

７、パル、Ｓ、Ｋ、及びマジャンダ、Ｄ、Ｋ、Ｄ、（１９８６）”パターン認知 に対するファジー数学的方法”、ハルステ８、パポウリス、Ａ、（１９６５）　 ’“確率、ランダム変数及び確率過程゛°、マクグロウヒル、コラガタシャＬｔ ｄ。

付　録　Ｂ エツジ　、　゛　工 １、□ エツジ保存、反復、空間平滑化スキームを用いた画像雑音を低減するための計算 方法、この方法は、分立して組み合わせられたカルマンフィルタ公式を使用して 、一つ一つの画素毎に（ａ）エツジ信号、（ｂ）　！ｉｔ線あるいは輪郭信号、 もしくは、（ｃ）平滑濃度信号の発生を自動的に分類する。

この分類に基づいてカルマン平滑化装置の利得因子は更新され、この結果画像の 平滑輝度領域での画像雑音が急激に低減されることになるが、同時にエツジ、ラ イン、及び輪郭のような画像内の重要な高周波数部分が保存される。このスキー ムは、二方向二次元処理と上記３種類の信号様式により、局所信号の行動を分類 する。単純計算型局所（画素毎の）測定方法とを組み合わせ、そして、最も適切 なカルマン利得因子を選択する。この利得因子は画像信号変調の全推定範囲に対 して推測的に予め巡回的に計算され、容易で迅速なアクセスを目的として索引テ ーブル内に格納される。適応する平滑演算子も、不偏推定量として設計され、こ れ故、応答浮動が回避される。空間平滑アルゴリズムは、過度の雑音の存在の下 に、繰り返し容易に反復することが出来、効率のよいパイプライン構造を用いて 、種々のリアルタイム映像化及び走査装置において実施することができる。更に 、このアルゴリズムは、空間スキームと同様な計算モデルを用いた現画素の推定 処理において、平滑化された前画像からの平滑化された対応画素を結合すること により、空間と時間に関する平滑化スキームとして、時間領域に拡張することが できる。

２、発」Ｌ凹」Ｌ景 本発明は、加法的且つランダムに分散された雑音の存在下でのディジタル画像を 復元する問題に関する。更に詳しくは、雑音による劣化を伴った入力画像信号を 平滑化して、原画像信号を最適に推定することを目的としている０本発明の一般 的な概念は、画像の徐々に変わる光輝面を平滑化し、且つ、それと同時に、エツ ジ、線、輪郭等のより急峻な輝度変化部を保存することである。雑音の無い原画 像と比較して、平滑化された画像内の残留歪みは、画像信号推定処理におけるエ ラーとして明確化される。

雑音の存在下で、画像を復元するという課題は、広範囲の電子光学的画像および 走査装置、電子ＴＶ及びグラフィックディスプレイにも通用できる。ＣＣＤ−Ｔ Ｖカメラのような、産業用、商業用（携帯可能な）及び放送用の画像カメラを用 いる場合、しばしば、影像に対する照明が低い状況に直面する。この場合には、 画像信号／雑音比が低くなるため結果として画質は低下する。このような場合、 映像信号は、電子雑音及びＣＣＤ検出器の不均一さが、画像内に明瞭に見える程 度にまで、通常は増幅される。この問題はスチールビデオカメラにも現われる。

スチールビデオカメラでは、場面毎に１スナツプシヨツトがとられるが、この場 合、固定パターンとランダム雑音とが結合される結果が、より明確に可視的な映 像内の雑音となって観察者を悩ませるという問題があった。監視装置等で用いら れるテレビカメラで画像強化されたものでは、光源が低レベルで高度の雑音を伴 った画像がしばしば観察されるという問題があった。又、画像雑音は医学的画像 システム、例えば超音波造影装置や、光子カウントシステムにも現われる。画像 走査装置は、又、光源の条件や走査されたデータ（紙またはフィルム上の画像や 文章）により、雑音を低減する手段をしばしば必要とする。ＣＣＤスキャナ検出 器にも、検出器要素の感応度の不均一性によって起こされる固定パターンの雑音 がよく発生する。この雑音は、ディジタル画像復元処理スキームを用いて、修正 することができる。

従来のディジタル画像復元処理スキームは、通常、２種類に分けることができる 。すなわち、（ａ）、空間画像情報のみを利用する空間平滑化演算子、及び（ｂ ）ディジタル化された画像の数列（ディジタル系列）を有限応答時間によって順 次積分する時間積分演算子である。これによって、有効な露光持続時間を拡大し 、信号／雑音比を改善する。

空間平滑化演算子による画像処理結果は、通常、実像に比較して（エツジ、線、 輪郭等）の画像内容に対して「ぼやけ」又は「にじみ」のような残留ひずみを高 い頻度で発生し、観察者にとっては不満の多い復原画像となる。しかしながら、 ＴＶ映像の場合、例えば、映像に「動き」がある間は、映像が継続的に更新され るので、画像のぼやけは目立たなくなる。時間画像積分演算子による画像処理を 、静止画像に適用した場合、その復原画像の画質については十分な改善が行われ る。しかし、動く被写体に対しては、必然的な画像のにじみが引き起こされる。

したがって、動画の画像処理には適さないことが判明する。

本発明により提供される画像雑音低減方式においては、画像の画素信号一つ一つ について、自動的に且つ効率的に（ａ）エツジ模型、（ｂ）線または輪郭模型、 もしくは（ｃ）平滑面模型のいずれか最も適切な信号模型を遺灰することによっ て空間平滑化と時間積分の雑音低減化の利点が結合されている。

空間平滑化演算子は、二方向の巡回型二次元演算子であり、最小反復計算のため の適度な映像ラインメモリを伴い、実時間（リアルタイム）処理に対応するため に適当するパイプライン構造をなす。

そして、反復する空間平滑化は、効率のよいカスケード構成の同一形式の二次元 演算装置を用いて処理を繰り返することにより達成される。この空間平滑化方式 により、例えば、ウィーナー（Ｗｉｅｎｅｒ）フィルタのような、従来の推定フ ィルタ及びエツジ保存平滑化のためのフィルタとして、例えば中央値フィルタに 比較して、より高度の性能が得られる。更に、この空間平滑化方式は、一部の制 御パラメータや、用意されるカルマン（Ｋａｌｍａｎ）フィルタ利得因数を変え ることによって、広範囲の適用例画像に容易に利用することができる。同様にし て、空間平滑化方式は、現処理画素の輝度値の推定のために、現画素前の平滑化 された画像からの対応画素を組み入れることにより、ＴＶ両画像どの画像系列を 用いて時間領域へと拡張される。得られた空間一時間演算子は、三次元方式であ り、反復処理領域では、最終的な解決手段である。

３、光」Ｌ塁」Ｌ打 本発明は、適応型エツジ保存画像雑音低減アルゴリズムの開発のために、非常に 簡単で直接的な方法に分離したカルマン公式を取り入れている０画像内の加法性 雑音レベルに対して、二方向反復計算によって局所画像統計上の簡単で的確な推 定値である局所信号／雑音比が提供される。この統計推定値は、現画素が（ａ） エツジ画素、（ｂ）線または輪郭画素、もしくは（ｃ）平滑光輝面画素であるか によって選択的に計算され、これによって、適切なカルマン利得因数を選択する 。予測される信号／雑音比の完全な領域を推定するための一定状態のカルマン利 得因数は、巡回的に計算され一点に集約されることにより、ダイレクト・アクセ ス用メモリの索引テーブルに格納される。

現画素前に平滑化された画素線（現画素が存在する画素の横列（行）の直ぐ上の 画素行）を用いる巡回二次元計算の実施により、（ａ）エツジ実像値と、（ｂ） 線または輪郭実像値とを混同して推定することのない入力値が、演算子へ効率よ く提供さ、れる。

現画素前に平滑化された画像（例えば、ビデオ画像系列内の）を用いて巡回三次 元計算を行い、こうして静止画像に対する積分法の利点を、「にじみ」を引き起 こしがちな動画像領域に対しての単なる空間平滑化方式との利点とを結合する。

この発明の方式は、画像の強化、符号化と圧縮、挿項、電子ズーム（拡大）等、 広範囲の画像再現処理に直接適用できる。

４、”　（７）　、ｚｒｉ 本発明及び、その特徴、目的及び利点は、付随の請求の範囲及び添付の図面と関 連させて、以下の詳細な説明を考察すれば、より完全に理解できると思われる。

第１図は、本発明のエツジ保存画像雑音低減方式が実行される計算処理の函数配 置と処理手順を示す概念ブロック図である。

第２図は、本発明による基本的な一次元推定計算メカニズムとデータの流れを示 す図である。

第３図は、本発明による二方向データの流れ、論理、及び関連する計算を示す図 である。

第４図は、本発明による結合された二方向二次元データの流れ、論理、及び関連 する計算を示す図である。

第５図は、本発明による結合された時空間、三次元データの流れ、論理、及び関 連する計算を示す図である。

５・裏」Ｌ１迎」Ｌ皿 第１図は、本発明のエツジ保存画像雑音低減方式が実行される計算処理の函数配 置と処理手１＠を示す概念ブロック図である。同図において、ユニット１ｏでは 、先ず、入力されるアナログ映像信号または画像走査信号がディジタル化される 。そして、また、入力信号の最適ディジタル化のための利得レベル制御を自動的 に行なう全て手段が含まれる。ユニット１１は、完全な雑音低減計算処理空間ア ルゴリズムからなり、第１図に図示するように、同一構成の演算子からなるパイ プライン形式の並列配置がなされる。それ故に、データフロー処理能力と走査レ ートを減することなく、反復計算を実行できる。各ユニット１１は、番号工２か ら１６の副ユニットから構成される副ユニット１２は、後述する広義の静止した マルコフ（Ｍａｒｋｏｖ）画像模型、即ち区分平滑に基づいた基本的−次的カル マン推定量からなる。第１図の副ユニット１３は入力信号及び雑音低減方法の計 算処理の中間結果を、それぞれ格納するために必要な、遅延装置付き中間ストレ ージ、即ち、中間ストレージと遅延線Ｆ　ｒ　Ｆ　Ｏ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉ ｒｓｔ　０ｕｔ）である。

副ユニット１４は、現画素の適切な信号モードを（−組の論理規則に従って）、 すなわち、（ａ）エツジ信号、（ｂ）細線または輪郭信号、もしくは（Ｃ）平滑 濃度信号を自動的に選択する二方向機構から構成され、両スキャン方向のために 平滑結果を計算する。副ユニット１５は、一定な状態の索引テーブル、即ち、期 待される信号／雑音比・推定値の完全な範囲と固定された〔見做され且つプリセ ットされた）空間相関値のために予め計算されたカルマンフィルタ利得因数を有 する。副ユニット１６は、現在の二方向平滑結果を、前に走査され平滑化された 画像ラインと結合させる二次元平滑計算処理を構成する。

副ユニット１７は、雑音低減方式に対して、画像雑音の変動推定値の形で人力さ れるマニュアル又は自動的な雑音レベルからなる。そして、この値は、推定され た信号変動に対する尺度因数として用いられ、また、副ユニット１５の、カルマ ン利得因数索引テーブルの雑音計測に対する入力信号として用いられる。

第２図に、−次元カルマンフィルタ基本演算装置をより詳細に示す、第２図にお いて、雑音の混入しない画像信号は、それぞれの領域が関係する平均値、変動、 及び相関係数によって第１番目の（広義の）マルコフ処理として模型化されてい る隣り合う領域からなり、区分定常処理として可能性を含んで模型化される。一 般に、画像信号は、通常的に散在する相関性のない加法性雑音によって劣化させ られる。そして、本構成の目的は、入力する雑音劣化画像信号を平滑化によって 最も望ましく原画像信号を推定することである。一般的には、同時に、一方で、 工ンジ、線、そして輪郭のような、本質的に高い周波数の信号内容を保存しなが ら、他方で、変化する輝度（濃度）信号を逐次平滑化するということである。原 画像信号に比較される平滑化された画像内の残留ひずみは、推定誤差として定義 される。

非ゼロ平均値を持った広義のマルコフ処理の最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）巡回 不偏推定値は、５（ｉ）　＝ｐｓ　・ｓ　（ｉ−１）　＋　（１−Ｐｓ　）　ｕ ｓで与えられる。ここで、 ｓ　（ｉ−１）は前回のマルコフ処理出力値を表し、ρＳは処理の相関係数を表 し、 μＳは処理の平均値を表す。

ガウス分布処理でもあるマルコフ模型処理の有用性は、カルマン巡回推定値理論 が、確実に有効な解式として直接最も都合のよい意味で且つ閉しられた形で問題 に適用することにある。よく知られた分離した（不運ｖｔ）のカマルン・フィル タ方程式に依って、画像画素推定値は状態推定値として表される。システム模型 は、画像画素数列のマルコフ模型である。

５（ｉ）＝ρｓ−ｓ　（ｉ−１）十ψ（ｉ−１）　；ψ〜Ｎ　（ｏ、σ、２（１ −ρ、′））によって与えられる。ここで、 記号法Ｎ（μ、σ２）は、非相関の通常に分布される（ガウスの）処理を表す、 １音劣化画素の濃度計測は、χ（ｉ）によって表され、本−次元分解における計 測模型記号法は、 ｘ（ｉ）　−３（ｉ）　＋ν（ｉ）　；　ｙ　〜Ｎ　（ｏ、ａ、”　）で与えら れる。

推定処理のそれぞれの標本点ｉにおいて、５−（ｉ）によって表される状態推定 値外挿式は、 ｓ−（ｉ）＝ｐｓ−ｓ、（ｉ−１）＋ＣＩ　ｐｇ）ａｓによって与えられる。こ こで、Ｓ　＋　（ｉ−１）は、前回の処理標本における状態推定値更新を表す、 標本点ｉにおける誤差共分散更新はＰ−（ｉ）で表され、 Ｐ−（ｉ）　＝ρ、　”　−Ｐ、（ｉ−１）　十σｓ”（１−ａｍ　”）で与え られる。ここで、Ｐ、　（ｉ−１）は前回の処理標本における誤差共分散更新を 表す。画素ｉにおける状態推定更新は、 ｓ＋（ｉ）　＝ｓ−（ｉ）　＋Ｋ（ｉ）　［ｘ（ｉ）　ｓ−（ｉ）　］で与えら れる。ここで、Ｋ　（ｔ）は画素ｉのカルマン利得因数を表し、 ｐｉ　”　・Ｐ　−（＋−ＩＤσｓ　”（１−９ｇ　”）Ｊ）ｓ　”　−Ｐ　− （＋−１）＋σｓ　”（１−ｐｍ　”）　＋　ｔｔ　ｎ”で与えられる。また誤 差共分散更新は、Ｐ、　（ｉ）　＝　［１−Ｋ（ｉ）　］　Ｐ−（ｉ）　＝Ｋ（ ｉ）　ｏ　ｎ”で与えられる。

上記記号論理式から、カルマン利得因数Ｋ　（ｉ）は、Ｋ（ｉ−１）に依って、 と巡回的に表現され得る。そして、 σＳ２ により与えられる信号／雑音比を持って、Ｋ（ｉ）のための次のような簡単な弐 が得られる。

推定処理において、与えられた点のＫ　（＋）を計算するために、区分（局所） 平均値、変動、及び相関推定値が計算されねばならない。これらの諸統計値が与 えられることにより、カルマン利得因数のための一定状態値が期待されるｓｎｒ 及びρ１の値の函数として巡回的に予め計算され得、そして、索引テーブル内に 格納される０巡回演算は、初期値Ｋ（０）を次式 に設定することによって初期化される。

追加的な簡略化が、推定処理に導入される。ρ１のための値は予め一つの定数に 設定される。そして、入力信号の雑音変動σｆｉ′はよくあるものと知られてお り、従って、それはｓｎｒを局部的に推定する。ｓｎｒは局部推定において不確 定性の程度に多少関係する。画素一つ一つ毎のＳｎｒの自己発見的な概略的推定 は、下記の差分式によって提起される。

さらなる複合のｓｎｒ推定は、現在の画素の位置の近傍に適合の窓を用いて計算 される０区分平均値μｍは隣り合った領域間を修正するために期待される０区分 領域平均値の反復計算を避けるため、状態推定更新を次のｓ　（ｉ）式に修正す る。

５（ｉ）＝ｓ（ｉ−１）＋Ｋ（ｉ）［ｘ（ｉ）−ｓ（ｉ（）］この式のカルマン 利得因数Ｋ　（ｉ）のｓｎｒは、（ｘ　（ｉ）　−ｓ　（ｉ−１））２ σ７２ によって与えられる。

この修正による簡略化によって、推定処理が領域平均値から流動することを避け る。−次元カマルン推定フィルタ（第１図の副ユニ７　）　１２）は、本発明の 方式の基本となる計算構成であり、さらに詳しくは第２図に示すとおりである。

上記、結果として一次元近似されたカルマン推定手順に関して、二つの点が注目 されるべきである。第１には、通合のカルマン利得因数は、そのカルマン利得因 数が推定における不確定性の程度に対して比例しており、計測雑音に対して逆比 例しているところの直観に一致するという点である。これにより、計測雑音が推 定不確実性（低５ｎｒ）に比較して大きいときは、現在の推定に小さな変更がな されるべきである。

一方、状態推定における小さな計測雑音と大きな不確実性（高５ｎｒ）は、現標 本計測が、考慮すべき情報を含んでいることを提起する。それ故に、実際と予示 された計測との間の相違は、現在の推定に対する強力な修正の根拠として使用さ れる。第２の点は、−次元計算方式の主たる欠点に関係する。即ち、計算結果と して画像に保存される雑音信号の程度は、雑音の振幅と共に増大する。つまり強 度の雑音変調と変動は、変更されないままとなる。ところが、この問題は、本発 明において、二方向処理方式を用いることによって解決される。そこでは、カル マン利得因数が、（ａ）エツジ信号、（ｂ）線または輪郭信号、もしくは（Ｃ） 平滑濃度信号間の信号行動の局部分類論理による二方向推定を用いて選択される 。第１図に示すように、二方向平滑機構（副ユニ７）１４）は、−次元平滑処理 と一時記憶域の入力信号と関係遅延線ＦＩＦｏ群における平滑結果とに基づいて 計算される。画像雑音に対するカルマン利得ｓｎｒ計測値の高感度性の故に、二 方向平滑論理は、局部カルマン利得ｓｎｒ　（第３図参照）のための、より確固 とした速度、を画素位置毎に推定するために、左から右平滑化推定結果を利用す ることで統合される。完全な左から右平滑化推定量ｓ　（ｉ）の−次元平滑結果 が予め計算され、−個のＦＩＦＯ１３に格納されたと仮定して、二方向平滑子が 、始動する。そして、次式 ％式％ で与えられる二つの絶対差分ｓ　１　（ｉ）及び５２（ｉ）を比較の平滑結果を 計算する。もし、 ｓ　１（ｉ）　＞ｓ　２（ｉ） ならば、平滑濃度信号は識別され、そして、対応するｓｎｒ測度は ｚ２ σｎ２ で与えられる。そして、上記ｓｎｒ測度はカルマン利得因数Ｋ　（ｉ）を選択し 、次式 に従って、右から左平滑化推定量５（１）を計算するために使用される。

追加として、同しｓｎｒ測度が、次式 によって与えられる左から右平滑化推定量ｓ　（ｉ）の値を正すために利用され る。二者択一的に、もしｓ　１（ｉ）　＜ｓ　２（ｉ） ならば、エツジ信号は仮説され、そして、右から左平滑化による。これと対応す るｓｎｒ測度は ｓ、　２ σｆ１２ で与えられる。いま、現画素のために平滑化された、右かそして、これに対応す るｓｎｒ測度は σｎ２ である。

このようにして、二方向平滑子により、各画素における、る画素から、その画素 の推定値を利用して計算される。二方向平滑子の有する主たる不利な点は、しば しば本質的な画像情報である画像細線や輪郭を平滑化してしまうことである。こ の欠点を、現画像の推定において、前画像ライン平滑化画素を利用する二次元方 式を使用することによって補償する（第４図参照）、現在処理された画素（ｓ＋ −＋（＋−の中のそれぞれ二次元的に平滑化された画素に対して、下記の差分式 によって与えられる対応利得因数索引値を用いて一次元カルマン平滑化演算子を 適用する。

σｆ１２ σｆｉ２ Ｓ＋、ｉ、＋（＋）−ｓ＋−＋（ｉ＋１）＋Ｋ（ｉ）　［ｘ（ｉ）　−Ｓ　＋− （ｉ＋１）］　；σ、、２ この拡張は平滑化された出力画像内の画像細線を保存するために容易に示される 。かくして、五つの中間平滑結果を得る。すなわち、二つの二方向性推定値（ｓ 　（ｉ）、　ｓ　（＋））、ら得られる三つの一次元推定値である。そして、こ れら五つの推定値は等しい重みに平均され、結果として二次元平滑画素推定値 ＋　ｓ　＋、ｉ　（ｉ）　＋　Ｓ　＋、ｉ−＋（ｉ））が得られる。上記二次元 平滑方式は、第１図に示したと同様な計算機構を用いることにより容易に反復さ れ得る。即ち、最初の反復計算で平滑化された出力信号が二番目の反復計算への 入力として用いられ、これが順次繰り返されるものである。このパイプライン構 造はシステム全体としてのデータの処理能力（スロープツト・レート）に影響し ない。また、この構造は反復演算の差分合計が必要とされる様々な推定処理を実 行するために都合のよい設計解式である。必要とされる制御変数のみが、対応す る反復方式に従って変更され、入力信号の雑音分散推定値となる。また、平滑と 雑音の濃度信号に基づく平滑シミュレーションから予め算出される。

上記二次元平滑方式は、同様なカルマン推定の組み合わせを用いることによって 、例えばビデオ画像系列の場合に通用して、前に平滑化された画像から、現画素 の近傍の画素を組み入れることにより推定演算が可能となり、平滑化を時間領域 に拡張することができる（第５図参照）。この、三次元方式は、定常数列におけ る時間積分の反復計算に極めて有効であり、また、画像の動きが反復計算結果に 影響して画質を低下させるような領域推定にも有効である。

本発明を特定の実施例に関連して記載して来たが、当業者にとっては明らかなよ うに、追加の実施例、適用例及び変更が、本発明の精神及び範囲内において含ま れている。

請求の範囲： １、−次元、二方向、二次元、及び三次元の推定演算結果を結合するエツジ保存 画像雑音低減方式。

２、（ａ）エツジ信号、（ｂ）画像細線と輪郭、及び（ｃ）平滑濃度信号の間の 区分信号抽出に従って画像内の各画素のエツジ保存推定量を演算する前記推定タ スクのためにカルマン利得因数を区分的に推定するための付加的で効率的な方法 。

３、同一のカスケード配列の演算子を用い、それらの対応する制ａ！Ｉ変数を適 切修正することによる、効率的な反復推定演算配置。

４、画像とコントラストの誇張への応用、エツジ検出への応用、画像圧縮と符号 化への応用、そして画像挿入と電子的拡大への応用を含む広範な種類の画像処理 への応用に直接適用され得る推定演算方法。

第１図 第２図 第４図 封−一録一−ｑ Ｘ（ｉ）　＝Ｓ”　（ｉ）　＋ｎ（ｉ）　［付録Ａ−参考文献２１ここで； Ｓ”　（ｉ）　一画素【に対する１８式で定義した希望信号；又 ｎ−Ｎ（○、　ｓｉｇｍａ　ｎ　）　＝０　；均、非相関、標準偏差ｓｉｇｍａ 　ｎの正規分布（ガウス分布）統計処理上立式 Ｓ傘　（ｉ）　＝ｒ、Ｓ”　（ｉ−１）＋Ｐｈｉ　（ｉ−１）　［イ寸録Ａ−参 考文献２コ ここで； Ｓ”（ｉ）一画素ｉに対するマルコフランダム処理による希望信号、標準偏差ｓ ｉｇｍａ　、、 又、 Ｐ　ｈ　ｉ　−Ｎ　（０，ｓｉｇｍａ　：　（１−ｒｓ　））＝Ｏ平均、ＩＦ− 相関、標準偏差ｓｉｇ＋ｕａ　、（１−ｒ　：　）１／２の正規分布（ガウス分 布）統計処理又、 ｒ、＝Ｓ”　（ｉ）の相関係数 １式 ％式％［ ］ Ｓ”　（ｉ−１）　＝　Ｉ　Ｂ式で定義される前回のマルコフ処理の出力値； ｒ、＝Ｓ”　（ｉ）処理の相関係数 又、 μ、＝処理Ｓ“（＋）の平均値 主人式 Ｓ、（ｉ）＝Ｓ。（ｉ−１）　＋に、　（ｉ）　ｄ、　（ｉ）ここで； ｄ、（＋）＝Ｘ（ｉ）−５゜（ｉ−ｏ　−Ｉ　Ｂ式で定義されるｓｉｇｍａ　、 の局所方向測定値（及びエツジ信号強度）及び、 Ｋ、　（ｉ）　＝ある与えられたｒｌ及び次式で与えられるＳｎｒに対し４式で 定義される定常状態、推定利得パラメータ Ｓ−（ｉ）＝Ｓ−（ｉ＋１）＋に−（ｉ）ｄ−（ｉ）ここで； ｄ−（ｉ）＝Ｘ（ｉ）−３〜（ｉ＋１）＝　Ｉ　８式で定義されるσ。

の局所方向測定値（及びエツジ信号強度）及び に−（ｉ）＝４式で定義される特定値ｒ、及び次式で与えられるｓｎｒ値 １人 Ｋ（ｊ）＝反復ｊ時のカルマン推定利得パラメータ及び、 ｓｉｇｍａ　＊　＝　Ｉ　８式で定義される。

ｓｉｇｍａ　ｎ　＝　Ｉ　Ａ弐で定義される。

及び ｒ、＝２式で定義される。

甚 一１式 ％式％（１） （））］ に、（ｉ）　＝ある与えられたｒ、及び次式で与えられるＳｎｒに対する４式で 定義される定常状態カルマン推定利得且 Ｓｕｍｌ（ｉ）＝ｄ、（ｉ）＋ｄ−（ｉ）＝２　Ｘ（ｉ）　−Ｓ、　（ｉ−１） 　−３−（ｉ＋１）主人 ｄ”、−（ｉ）　＝ＭＩＮＩＭＬＩＭ　（ｌｓｕｍｌ（ｉ）　ｌ　、　ｌ　ｄ、 −（ｉ）　ｌ）ここで； Ｓ　ｕ　ｍＨｉ）＝　８式で定義される。

及び ｄ　、（ｉ）＝　６式で定義される。

Ｓビ（１−２，ｉ）　＋に？　（１−１，ｉ）　ｄ？　（１−１，ｉ）ａ？　（ １，ｔ）　＝Ｓ”−（１，１）−ｓｒ　（１−１，１）ｓＹ　（１＋１．ｉ）　 ＝ｓ！−（国、ｉ）ａ：　（１，ｉ）　＝Ｓ″’、−（１，１）−ｓ”−（１＋ Ｌｉ）上土人 ｄ　’ニー　（Ｌ　１）　−Ｓご（１−１，１）−３ご（１＋１．ｉ）上１式 ％式％） ））］ にニー（１，ｉ）−ある与えられたｒ５及び次式で与えられるｓｎｒに対する４ 式で定義される定常状態カルマン推定利ｄて−（１，１）−１４式で定義される 。

ａ　。−（１＋ｉ）　＝Ｘ　（］、＋）　Ｓ″ニー１．＋）Ｓ″、−（１，ｉ） 　＝ｓＶ、−（１，ｉ）＋ｇ（１，ｉ）　ａ、−（１，ｉ）＋Ｓ型・！　（１− １，ｉ＋１）＋に：’（１，ｉ）　ｄ：’（１，ｉ）＋に：”（１，ｉ）　ｄｉ ”　（１，ｉ）＋に：３（１，ｉ）　ｄ：”　（１，ｉ）ここで； に：’（１，ｉ）　ｘある与えられたｒｓ及び次式で与えられるｓｎｒに対する ４式で定義される定常状態カルマン推定利ｄ工’（＋、ｉ）　＝Ｘ（１，ｉ）　 −３埜・！　（１−１，１−１）、及び に：ＺＯ，＋）＝ある与えられたｒ、及び次式で与えられるｓｎｒに対する４式 で定義される定常状態カルマン推定利得パラメータ ｄ：２（１，ｉ）　＝Ｘ（１，ｉ）　−３々・！　（１−１，ｉ）及び Ｋｍ”（＋、＋）−ある与えられたｒｓ及び次式で与えられるｓｎｒに対する４ 式で定義される定常状態カルマン推定ｆｉｌｄ：”（１，ｉ）　＝Ｘ（１，ｉ） 　−５埜−＝　（１−１，ｉ＋１）土工式 Ｓ′＋・：Ｉ（ｌｌｉ）　＝Ｓ！：・”　（１，１−１）＋に撃°”　（１，ｉ ）　ｄ埜”　（ｔ＋ｔ）ここで； にな””　（ｌｌｉ）　＝ある与えられたｒ８及び次式で与えられるｓｎｒに対 する４式で定義される定常状態カルマン推定利得パラメータ ｄ！ニー　’　（１，ｉ）　＝Ｓ”　（１，ｉ）　−Ｓシ”　（１，１−１）主 主人 Ｓご・３（１，＋）＝ｓた’　（１，ｉ＋１）十に！！・”　（１，ｉ）　ｄご ・”　（１，ｘ）ここで； に２”　（１，ｉ）　＝ある与えられたｒ、及び次式で与えられるｓｎｒに対し て４弐で定義される定常状態カルマン推定ｄ竪・３　（１，ｉ）　＝Ｓゴ　（１ ，ｉ）　−３た・’　（１，ｉ＋１）主主人 ｄｈす（１、ｉ）　＝Ｓ　’＋′”　（１＋　ｉ４）　−Ｓツ（１、ｉ＋１）こ こで； Ｓ′＋″”　（１，１−１）　−１９式で定義される。

及び Ｓた“３（１，ｉ＋１）　＝２０式で定義される。

ｌ１式 ％式％） ＫＦ！　（１，ｉ）　＝ある与えられたｒ、及び次式で与えられるｓｎｒに対し て４式で定義される定常状態カルマン推定利得パラメータ む・！　（＋、ｉ）　＝２１式で定義される。

主主人 もし、 （ｌ　Ｓｕｍｌ′″’（１−Ｌｉ）　＋Ｓｕｉ＋１”　３（１−２，１−１）　 ｌ　＞スレッショルド１ 又は ｌ　Ｓｕｍｌ”　’（１−１，ｉ）　＋Ｓｕｍｌ”　３（１−２，ｉ）　ｌ　＞ スレッショルド２ 又は ＩＳｕ真１”　３（＋−１，ｉ）　＋Ｓｕｍｌ”　’（１−２，ｉ＋１）　ｌ　 ＞スレッショルド３） が成立すれば、 ｄ：ｈ・２　（１−１，１）＝ｄン二（１−１，ｉ）＋オフセット又は、 ａ：ｈ−：　（ｔ−ｔ、１）＝ｄ′＋’：（１−１，ｔ）ここで； ＳｕＮ”　”　（１＋　ｔ）　−ｄ　’４”　（Ｌｔ）　＋　ｄ　’−”　（１ ＋ｉ）　＋ｄ；・：　（１，ｉ）　＝２１式で定義される。

及び オフセット、スレッシぢルド１、スレッショルド２、及びスレッショルド３はプ リセット定数又は、信号従属パラメータである。

ｌ土式 ％式％） ここで； Ｋ”、　（１，ｉ、ｍ）　＝ある与えられたｒ、及び次式によって与えられるｓ ｎｒに対して４式によって定義される定常状態カルマン推定利得パラメータ ｄ：　（１，ｉ、ｍ）　＝Ｘ（１，ｉ、ｍ）　−３ｔ＋　（１，ｉ、履−１）Ｓ ↓（１＋　１　＋履−１）　＝Ｓ！−（１，ｉ、ｍ−１）ｄ　４　（１、ｉ、ａ ＋）　−Ｘ　（１＋　１１１１）　Ｓ　４　（ｌ　ｌ　１．ｌｌ−１）Ｓ：　（ １，ｉ、ｍ＋１）　＝Ｘ（１，ｉ、ｍ＋１）ｄΣ（１，ｉ、ｉ）　＝Ｘ（＋、ｉ 劃）　−Ｘ（＋、ｉ、１１＋１）Ｉ工人 ｄ　！　−（１、ｉ、ｍ）　＝Ｓ　：　（１，ｉ、ｍ−１）　−８（１＋　４４ ＋１）３０１代 ０．５　［Ｓ′＋（１，ｉ、重−１）＋Ｓと（１，ｉ、ｍ＋１）＋　Ｋ！−（Ｌ ｉ、ｍ）（ｄ↓　（＋、ｉ、ｍ）　＋ｄΣ　（＋、ｉ、ｍ））コここで； Ｋ　’、−（１、ｉ、ｍ）−ある与えられたｒ、及び次式によって与えられるｓ ｎｒに対する４式で定義される定常状態カルマン推定利得パラメータ ｄ　ニー（１，ｉ、醜）＝２９式で定義される。

ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、２ １２かう ＦＩＧ、１２ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、　ＳＤ、　ＳＥ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．第一の方向に受け取った画像画素の第一の次元に沿って処置し、上記第一の 方向に沿って受け取った限定された画像画素らから推定演算された諸画素値の第 一の連続を演算することと、 第二の反対方向に受け取った画像画素の第一の次元に沿って処置し、上記第二の 方向に沿って受け取った限定された画像画素らから推定演算された諸画素値の第 二の連続を演算することと、 上記第一の方向に沿った各単一画素のために、推定演算された諸画素値の上記第 一の連続において近接して先行する推定演算された一画素値を、推定演算された 諸画素値の上記第二の連続において近接して先行する推定演算された一画素値と 比較し、これによって、上記単一画素の為の改善された推定演算画素値を演算す ること、の手順から構成される鋭さ保存・画像平滑化方法。
2. ２．上記第一の連続における単一画素のために処置し演算する前記手順は、 上記第一の連続において受け取った画像画素と、近接して先行する推定演算され た画素値との間で異なる値を演算することと、 第一の方向の信号／雑音比を推定演算するために、受け取った画像画素と第一の 連続における少なくとも一つの先行する推定演算された画素値とを用いることと 、第一の方向の信号を信号／雑音比に反映させるために調整された差分値を生成 することと、 近接して先行する推定演算された一画素値を更新するために上記調整された差分 値を使用しこれにより単一画素の推定演算された画素値を演算することと、から 成る請求項１に係わる方法。
3. ３．前記比較する手順は、 第一及び第二の連続において上記受け取った画像画素と近接して先行する推定演 算された画素値の関数との間の差分値を演算することと、 二方向の信号／雑音比を推定演算するために第一及び第二の連続における先行す る推定演算された画素値を用いることと、 上記信号／雑音比に反映させるために差分値を調整することと、 第一及び第二の連続において近接して先行する推定演算された画素値の函数を更 新するために上記調整された差分値を使用し、これにより上記単一画素の上記改 善された推定演算された画素値を演算することと、から成る請求項１又は２に係 わる方法。
4. ４．前記比較する手順は、 第一及び第二の連続において近接して先行する推定演算された画素値を、少なく とも単一区分のパラメータであるところの、 単一画素に対応する第一の連続における推定演算された画素値、 単一画素に対応する第二の連続における推定演算された画素値、 そして受け取った画像画素、 の一つと比較する手順から成る請求項１〜３に係わる方法。
5. ５．受け取った画像画素の少なくとも第二の次元のために、第一及び第二の方向 に処置する前記諸手順、及び前記比較する手順を反復し、これにより各単一画素 のために少なくとも一つの追加の調整された推定演算された画素値を演算するこ とと、 少なくとも二つの調整された推定演算された画素値を結合し、これにより、より 調整された二次元の推定演算された画素値を得ることと、 の諸手順から成る請求項１〜４に係わる方法。
6. ６．前記第二の次元は時間の次元からなる請求項５に係わる方法。
7. ７．第一の方向に受け取った画像画素の第二の次元に沿って処置し、第二の次元 の推定演算された画素値の第一の連続を、第一の次元の調整された推定演算され た画素値から演算することと、 第二の反対方向に受け取った画像画素の上記第二の次元に沿って処置し、第二の 次元の推定演算された画素値の第二の連続を、第一の次元の調整された推定演算 された画素値から演算することと、 そして、第二の次元沿いの各単一画素のために、第二の次元の推定演算された画 素値の第一の連続における近接して先行する第二の次元の推定演算された一画素 値と、第二の次元の推定演算された画素値の第二の連続における近接して先行す る第二の次元の推定演算された一画素値とを比較し、これにより単一画素のため のより調整された推定演算された画素値を演算すること、 の諸手順から成る請求項１〜４に係わる方法。
8. ８．受け取られた画像はそこにおける第二の次元と、中で第二の次元沿いに画像 が受け取られる走査方向とを定義し、 走査方向に受け取り画像画素の上記第二の次元沿いに処置し、第二の次元の推定 演算された画素値の連続を、第一の次元の調整された推定演算された画素値から 演算することと、 そして、第二の次元沿いの各単一画素のために、第二の次元の推定演算された画 素値の第一の連続における第二の次元の推定演算された一画素値と、第二の次元 沿いの単一画素に近接して先行する第一の次元の調整された推定演算された画素 値とを比較し、これにより単一画素のためのより調整された推定演算された画素 値を演算すること、の諸手順から成る請求項１〜４に係わる方法。
9. ９．受け取り画像と第一の次元諸手順の結果との間の差分を反映する為に第二の 次元諸手順の結果を調整する手順から成る請求項７又は８に係わる方法。
10. １０．電子スキャナを用いて画像を走査し、これにより受け取り画像画素群を定 義する手順を備える前記クレーム群のいずれかに係わる方法。
11. １１．前記受け取り画像画素群をビデオシステムから受け取る手順を備える前記 クレーム群のいずれかに係わる方法。
12. １２．第一の方向に受け取った画像画素の第一の次元に沿って処置し、上記第一 の方向に沿って受け取った限定された画像画素らから推定演算された諸画素値の 第一の連続を演算するための手段と、 第二の反対方向に受け取った画像画素の第一の次元に沿って処置し、上記第二の 方向に沿って受け取った限定された画像画素らから推定演算された諸画素値の第 二の連続を演算するための手段と、 上記第一の方向に沿った各単一画素のために、推定演算された諸画素値の上記第 一の連続において近接して先行する推定演算された一画素値を、推定演算された 諸画素値の上記第二の連続において近接して先行する推定演算された一画素値と 比較し、これによって、上記単一画素の為の改善された推定演算画素値を演算す るための手段と、から構成される鋭さ保存・画像平滑化装置。
13. １３．上記第一の連続における単一画素のために処置し演算するための前記装置 は、 上記第一の連続において受け取った画像画素と、近接して先行する推定演算され た画素値との間で異なる値を演算するための手段と、 第一の方向の信号／雑音比を推定演算するために、受け取った画像画素と第一の 連続における少なくとも一つの先行する推定演算された画素値とを用いる手段と 、第一の方向の信号を信号／雑音比に反映させるために調整された差分値を生成 するための手段と、近接して先行する推定演算された一画素値を更新するために 上記調整された差分値を使用しこれにより単一画素の推定演算された画素値を演 算するための手段と、から成る請求項１２に係わる装置。
14. １４．前記比較する装置は、 第一及び第二の連続において上記受け取った画像画素と近接して先行する推定演 算された画素値の関数との間の差分値を演算するための手段と、 二方向の信号／雑音比を推定演算するために第一及び第二の連続における先行す る推定演算された画素値を用いるための手段と、 上記信号／雑音比に反映させるために差分値を調整するための手段と、 第一及び第二の連続において近接して先行する推定演算された画素値の函数を更 新するために上記調整された差分値を使用し、これにより上記単一画素の上記改 善された推定演算された画素値を演算するための手段と、から成る請求項１２又 は１３に係わる装置。
15. １５．前記比較する装置は、 第一及び第二の連続において近接して先行する推定演算された画素値を、少なく とも単一区分のパラメータであるところの、 単一画素に対応する第一の連続における推定演算された画素値、 単一画素に対応する第二の連続における推定演算された画素値、 そして受け取った画像画素、 の一つと比較する装置から成る請求項１２〜１４に係わる装置。
16. １６．推定演算された諸画素値の第一と第二の連続を別々に演算するために第一 及び第二の方向内で、受け取った画像画素の少なくとも第二の次元のために処置 するためと、第一と第二の連続において近接して先行する推定演算された諸画素 値を比較するためと、これにより各単一画素のために少なくとも一つの追加の調 整された推定演算された画素値を演算するための手段と、 少なくとも二つの調整された推定演算された画素値を結合し、これにより、より 調整された二次元の推定演算された画素値を得るための手段と、 から成る請求項１２〜１５に係わる装置。
17. １７．前記第二の次元は時間の次元からなる請求項１６に係わる装置。
18. １８．第一の方向に受け取った画像画素の第二の次元に沿って処置し、第二の次 元の推定演算された画素値の第一の連続を、第一の次元の調整された推定演算さ れた画素値から演算するための手段と、 第二の反対方向に受け取った画像画素の上記第二の次元に沿って処置し、第二の 次元の推定演算された画素値の第二の連続を、第一の次元の調整された推定演算 された画素値から演算するための手段と、 そして、第二の次元沿いの各単一画素のために、第二の次元の推定演算された画 素値の第一の連続における近接して先行する第二の次元の推定演算された一画素 値と、第二の次元の推定演算された画素値の第二の連続における近接して先行す る第二の次元の推定演算された一画素値とを比較し、これにより単一画素のため のより調整された推定演算された画素値を演算するための手段と、から成る請求 項１２〜１５に係わる装置。
19. １９．受け取られた画像がそこにおける第二の次元と中で第二の次元沿いに画像 が受け取られる走査方向とを定義し、走査方向に受け取り画像画素の上記第二の 次元沿いに処置し、第二の次元の推定演算された画素値の連続を、第一の次元の 調整された推定演算された画素値から演算するための手段と、 そして、第二の次元沿いの各単一画素のために、第二の次元の推定演算された画 素値の第一の連続における第二の次元の推定演算された一画素値と、第二の次元 沿いの単一画素に近接して先行する第一の次元の調整された推定演算された画素 値とを比較し、これにより単一画素のためのより調整された推定演算された画素 値を演算するための手段と、 から成る請求項１２〜１５に係わる装置。
20. ２０．受け取り画像と第一の次元諸手順の結果との間の差分を反映する為に第二 の次元諸手順の結果を調整する手段から成る請求項１８又は１９に係わる装置。
21. ２１．画像を走査するための電子スキャナを備え、これにより受け取り画像画素 群を給する前記請求項１２〜２０のいずれかに係わる装置。
22. ２２．前記受け取り画像画素群を給するためのビデオシステムを備える前記請求 項１２〜２１のいずれかに係わる装置。
23. ２３．連続する画像により先行された現画像の一方向時間領域平滑化のための装 置であって、 現画像の単一画素の未処理値と、少なくとも一つ先行する画像の少なくとも一つ の画素に対応する平滑値と間の差分函数を演算するための手段と、 平滑値と、重みが前記差分函数の函数となっている現画像の単一画素の未処置値 との重み合計を演算することによって、現画像の単一画素のための平滑画素値を 生成する手段と、 を備える装置。
24. ２４．連続する画像により先行された現画像の一方向時間領域平滑化のための方 法であって、 現画像の単一画素の未処理値と、少なくとも一つ先行する画像の少なくとも一つ の画素に対応する平滑値と間の差分函数を演算することと、 平滑値と、重みが前記差分函数の函数となっている現画像の単一画素の未処置値 との重み合計を演算することによって、現画像の単一画素のための平滑画素値を 生成すること、 の諸手順からなる方法。