JPH10191065A - 画像フィルタリング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像に対して良好な処理を行うことができる
画像フィルタリング方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 注目画素の濃度値である主信号Ｓは、縦
方向コントラスト抽出部１１，横方向コントラスト抽出
部１２，フィルタ演算部４１に導かれる。そして縦方向
コントラスト抽出部１１では、画像の副走査方向である
縦方向のコントラストＣyが抽出され、横方向コントラ
スト抽出部１２では、画像の主走査方向である横方向の
コントラストＣxが抽出される。そして、縦方向テーブ
ル参照部２１，横方向テーブル参照部２２では、それぞ
れのコントラストに応じて縦有効幅Ｗy，横有効幅Ｗxが
出力される。そして、フィルタ演算部４１では、縦有効
幅Ｗy，横有効幅Ｗxに適したサイズのメディアンフィル
タが適用され、そのフィルタ領域内に存在する画素の画
素レベルのうち中央値を選択してフィルタ済信号Ｓ’と
することにより、画像のノイズ除去を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スキャナ，ディ
ジタルカメラ，又はその他の装置から得られるディジタ
ル画像の画像処理における画像フィルタリング方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より画像のノイズ成分を除去するた
めに用いられる画像フィルタの一つに「メディアンフィ
ルタ」と呼ばれるものがある。このメディアンフィルタ
は、マトリクス状のフィルタ内に位置する複数の画素の
画素レベルのうち中央値を選択し、当該中央値を処理対
象である注目画素の画素レベルとすることにより、画像
の高周波成分を除去することができる。

【０００３】図７のようなメディアンフィルタを例に挙
げて説明する。図７のメディアンフィルタは、３×３の
マトリクス状の形状である。処理内容は、注目画素を中
心とした３×３の領域内の画素レベルを比較し、注目画
素の画素レベルを中央値に置き換えている。図７（ａ）
に示すように３×３の領域内の各画素レベルがａij（i,
jは１，２又は３）であったとする。このとき注目画素
の画素レベルはａ22である。そして、図７（ａ）の９個
の画素レベルを昇順に並べると図７（ｂ）に示すように
なるとする。そして画素レベルａ31が９個の画素レベル
の中央値となるため、注目画素の画素レベルはａ22から
ａ31に変更される。

【０００４】このような処理を原画像の全体に対して行
うことによって、原画像のノイズ成分を除去することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な処理を行うと、注目画素が画像のエッジ部分であって
もその周辺にノイズを含んだ画素や画像の暈けた部分の
画素がある場合は、その画素の画素レベルが中央値とな
ることがあり、原画像のエッジが劣化してしまうという
問題がある。そしてこのようなエッジの劣化は、画像の
品質を著しく低下させている。

【０００６】さらに、メディアンフィルタのサイズを大
きくしてノイズの抑制効果を高めようとすると、それに
応じてエッジの劣化は大きくなるという問題もある。

【０００７】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、画像に対して良好な処理を行うことができ
る画像フィルタリング方法及び装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、画像フィルタで原画像を
走査することによって原画像に含まれるノイズ成分を除
去する方法であって、処理対象である注目画素の近傍画
素群からコントラストを求めるコントラスト導出工程
と、前記コントラストに応じて、画像フィルタの有効サ
イズを決定する有効サイズ決定工程と、有効サイズ決定
工程で決定された有効サイズ内に位置する少なくとも１
つの画素の画素レベルのうち中央値となる画素レベルを
選択し、注目画素の画素レベルを中央値に変更するフィ
ルタリング工程とを備えている。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の方法において、コントラスト導出工程は、注目画素の
近傍画素群から互いに異なる複数の方向についてのコン
トラストを求める工程を含み、有効サイズ決定工程は、
複数の方向についてのコントラストに応じて複数の方向
の有効幅をそれぞれ決定する工程を含んでいる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、画像フィルタで
原画像を走査することによって原画像に含まれるノイズ
成分を除去する装置であって、処理対象である注目画素
の近傍画素群からコントラストを求めるコントラスト導
出手段と、前記コントラストに応じて、画像フィルタの
有効サイズを決定する有効サイズ決定手段と、有効サイ
ズ決定手段で決定された有効サイズ内に位置する少なく
とも１つの画素の画素レベルのうち中央値となる画素レ
ベルを選択し、注目画素の画素レベルを中央値に変更す
るフィルタリング手段とを備えている。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の装置において、コントラスト導出手段は、注目画素の
近傍画素群から互いに異なる複数の方向についてのコン
トラストを求める手段を含み、有効サイズ決定手段は、
複数の方向についてのコントラストに応じて複数の方向
の有効幅をそれぞれ決定する手段を含んでいる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

＜装置の全体構成＞この発明の実施の形態が適用される
装置の全体構成の一例について説明する。図１は、この
発明の実施の形態が適用される装置の全体構成を示す図
である。画像入力部１００は、入力スキャナなどのよう
に原稿を光学的に読み取り、ディジタル画像データを生
成する。そして生成された画像データは画像処理部２０
０に転送される。そして画像データは画像処理部２００
において所定の処理が施された後に、出力スキャナなど
のような画像出力部３００に出力される。そして出力ス
キャナ３００においては、フィルムなどの記録媒体に対
して記録される。なお、画像入力部１００，画像処理部
２００，および画像出力部３００に対してオペレータの
所望の動作を行わせるために、操作入力部２０１と情報
表示部２０２とが設けられている。また、画像処理部２
００には画像フィルタリング部２５０が設けられてお
り、この発明の実施の形態が適用される。

【００１３】＜画像のフィルタリング処理の概要＞この
発明の実施の形態においてはマトリクス状のメディアン
フィルタを画像平面内に走査させることによって画像に
含まれるノイズ成分を除去する処理を施す。

【００１４】図２は、画像のフィルタリングの概要を示
す説明図である。図２（ａ）に示す画像Ｉに対してＸ方
向（縦方向）を主走査方向とし、Ｙ方向（横方向）を副
走査方向として１画素ごとに処理対象の画素（注目画
素）ＯＰを走査しながら順次にフィルタリングしてい
く。フィルタリングの際は、フィルタ（窓）の範囲内の
画素をサンプルとし、それらの画素レベルを大きさの順
序に並べ換えてその中央の値をとり、これをフィルタ
（窓）の中心における注目画素の信号値とする。

【００１５】例えば、図２（ｂ）に示すように注目画素
ＯＰをメディアンフィルタＦの中心に位置させる。図２
（ｂ）の例では、５×５のマトリクス状のメディアンフ
ィルタが使用されている。このように５×５のサイズの
メディアンフィルタを使用するならば、注目画素ＯＰの
画素レベルを２５個の画素レベルのうちの中央値に変更
することにより、注目画素ＯＰのフィルタ済信号値を生
成する。

【００１６】＜画像フィルタリング装置＞次に、この発
明の実施の形態である画像フィルタリング装置について
説明する。図３は、この実施の形態の画像フィルタリン
グ装置を示す構成図である。この画像フィルタリング装
置の入力は、注目画素の濃度値（画素レベル）である主
信号Ｓである。この主信号Ｓは、縦方向コントラスト抽
出部１１，横方向コントラスト抽出部１２，フィルタ演
算部４１に導かれる。

【００１７】縦方向コントラスト抽出部１１では、画像
の副走査方向である縦方向（Ｙ方向）のコントラストを
抽出する。すなわち、注目画素の上側近傍画素レベルを
ＹUとし、下側近傍画素レベルをＹLとすると、

【００１８】

【数１】

【００１９】により縦方向コントラストＣyを求めるこ
とができる。また、同様に横方向コントラスト抽出部１
２においても、画像の主走査方向である横方向（Ｘ方
向）のコントラストを求める。注目画素の左近傍画素レ
ベルをＸLとし、右近傍画素レベルをＸRとし、求める横
方向コントラストをＣxとすると、

【００２０】

【数２】

【００２１】となる。

【００２２】ここで、上近傍画素レベルＹUは、図４
（ａ）に示すように注目画素の上側に隣接する画素Ｐ１
の濃度値としても良いし、図４（ｂ）に示すように注目
画素の上側の数画素離れた位置にある画素Ｐ５の濃度値
でも良い。また、このように１画素の濃度値を近傍画素
レベルとするとその画素にノイズが多く含まれている場
合には正しいコントラストが得られないため、図４
（ｃ）に示すように、注目画素の上側の複数の画素群Ｐ
Ｇ１の濃度値の平均値や中央値を上近傍画素レベルＹU
としても良い。同様に、下近傍画素レベルＹL，左近傍
画素レベルＸL，右近傍画素レベルＸRについても図４
（ａ）に示す隣接画素Ｐ３，Ｐ４，Ｐ２でも良いし、図
４（ｂ）に示す注目画素から数画素離れた画素Ｐ７，Ｐ
８，Ｐ６でも良いし、図４（ｃ）に示す画素群ＰＧ３，
ＰＧ４，ＰＧ２の平均値又は中央値でも良い。

【００２３】一般的に、コントラストが大きいというこ
とは、画像のエッジ部分を示し、逆にコントラストが小
さいということは、画像の濃度変化の少ない平坦な部分
を示す。従って、上記のように縦方向及び横方向のコン
トラストを求めることによって注目画素が画像のどのよ
うな部分であるかを判定することができる。

【００２４】そして、縦方向コントラスト抽出部１１で
得られた縦方向コントラストＣyは縦方向テーブル参照
部２１に送られ、横方向コントラスト抽出部１２で得ら
れた横方向コントラストＣxは横方向テーブル参照部２
２に送られる。縦方向テーブル参照部２１も横方向テー
ブル参照部２２も内部にメモリなどの記憶媒体を備えて
おり、そこに予め記憶されているテーブルを参照するこ
とにより、入力である縦方向コントラストＣy又は横方
向コントラストＣxに対応する縦有効幅Ｗy又は横有効幅
Ｗxを得る。

【００２５】図５（ａ）は縦方向テーブル参照部２１に
おける入力（縦方向コントラストＣy）と出力（縦有効
幅Ｗy）の関係を示す図であり、同図（ｂ）は横方向テ
ーブル参照部２２における入力（横方向コントラストＣ
x）と出力（横有効幅Ｗx）の関係を示す図である。この
ような入力と出力の関係をテーブルとしてメモリなどに
記憶している。図５（ａ），（ｂ）に示すように縦方向
についても横方向についてもコントラストＣy，Ｃxが小
さいほど出力される縦有効幅Ｗy，横有効幅Ｗxの値は大
きく、コントラストが大きくなるほど縦有効幅Ｗy，横
有効幅Ｗxの値は小さくなる。言い換えれば、注目画素
が画像のエッジ部分である場合には縦有効幅Ｗy，横有
効幅Ｗxの値は小さくなり、画像の平坦な部分である場
合には、縦有効幅Ｗy，横有効幅Ｗxの値は大きくなる。
そして縦方向テーブル参照部２１及び横方向テーブル参
照部２２で得られた縦有効幅Ｗy，横有効幅Ｗxはフィル
タ演算部４１に送られる。

【００２６】フィルタ演算部４１では、縦方向テーブル
参照部２１及び横方向テーブル参照部２２から送られて
くる縦有効幅Ｗy，横有効幅Ｗxに応じた有効サイズのメ
ディアンフィルタが適用される。すなわち、縦有効幅Ｗ
yはメディアンフィルタの縦方向（Ｙ方向）のサイズを
示し、横有効幅Ｗxはメディアンフィルタの横方向（Ｘ
方向）のサイズを示す。図６は、フィルタ演算部４１に
おいて適用されるメディアンフィルタの一例を示す図で
ある。図６（ａ）は、縦有効幅Ｗyが「７」で横有効幅
Ｗxが「３」の場合を示す。そして図６（ａ）のメディ
アンフィルタによりフィルタリングすると、２１個の画
素の画素レベルのうち中央値となる画素レベルが注目画
素ＯＰのフィルタ済信号Ｓ’となる。また、図６（ｂ）
は、縦有効幅Ｗyが「５」で横有効幅Ｗxが「９」の場合
を示しており、このメディアンフィルタによりフィルタ
リングすると、４５個の画素の画素レベルのうち中央値
となる画素レベルが注目画素ＯＰのフィルタ済信号Ｓ’
となる。

【００２７】このように、フィルタ演算部４１では、上
記のようにして得られたメディアンフィルタのフィルタ
領域内に存在する画素の画素レベルから中央値を選択し
て、その中央値をフィルタ済信号Ｓ’として出力する。
注目画素を含むフィルタ領域内の画素群から中央値を選
択することにより、当該画素群の平均的な画素レベルか
ら値の大きく異なるノイズが除去される。

【００２８】なお、縦有効幅Ｗyが「１」であり、か
つ、横有効幅Ｗxが「１」である場合は、メディアンフ
ィルタのフィルタ領域内には注目画素の１画素しか存在
しないため、フィルタ演算部４１に入力された注目画素
の画素レベルである主信号Ｓがそのままフィルタ済信号
Ｓ’として出力される。

【００２９】このように、画像の縦方向のコントラスト
が高い場合には、メディアンフィルタの縦方向の有効幅
を小さくし、横方向のコントラストが高い場合には、メ
ディアンフィルタの横方向の有効幅を小さくすることに
より、画像のエッジの方向性に対応した形状のメディア
ンフィルタを適用することができる。従って、原画像の
もつエッジを暈かすことなく、良好にノイズ成分が除去
されたフィルタ済信号Ｓ’が得られる。

【００３０】このようにしてフィルタ済信号Ｓ’が得ら
れると注目画素についてのフィルタリング処理が終了し
たことになる。そして、次の走査順序に沿った次の処理
対象の画素を注目画素として、同様の処理を行う。これ
を繰り返すことによって画像全体に対してフィルタリン
グ処理が終了する。

【００３１】上記のような装置構成にすることにより、
画像のエッジ部分については、有効サイズが１画素分し
かないメディアンフィルタを適用することができ、画像
のエッジを維持することができる。また、画像のエッジ
でない部分については、有効サイズの大きいメディアン
フィルタを適用し、その部分に存在するノイズ成分を良
好に除去することができる。

【００３２】また、コントラストを調べることによりエ
ッジの検出を行っているので、エッジ検出フィルタを用
いる方式に比べて、高速な処理ができるとともに、簡単
な装置構成で実現することができる。

【００３３】＜変形例＞これまでは、画像の縦方向と横
方向について説明したが、一般的にはメディアンフィル
タの２次元的な広がりを示す方向であり、かつ、互いに
異なる方向であれば良い。

【００３４】また、コントラストの導出においても縦方
向と横方向とについて２次元的なコントラストを求めた
が、ＣＣＤラインセンサ等で得られる１次元の画像につ
いても適用することが可能であり、この場合にはコント
ラストの抽出は１方向（ＣＣＤラインセンサの画素の配
列方向）のみについて行えば良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び３に
記載の発明によれば、処理対象である注目画素の近傍画
素群からコントラストを求め、得られるコントラストに
応じて、画像フィルタの有効サイズを決定し、決定され
た有効サイズ内に位置する少なくとも１つの画素の画素
レベルのうち中央値を選択し、注目画素の画素レベルを
中央値に変更するため、画像のエッジ部分については、
有効サイズが小さいメディアンフィルタを適用すること
ができ、画像のエッジを維持することができる。また、
画像のエッジでない部分については、有効サイズの大き
いメディアンフィルタを適用し、その部分に存在するノ
イズ成分を良好に除去することができる。

【００３６】請求項２及び４に記載の発明によれば、注
目画素の近傍画素群から互いに異なる複数の方向につい
てのコントラストを求め、複数の方向についてのコント
ラストに応じて複数の方向の有効幅をそれぞれ決定する
ため、画像のエッジの方向性に対応した形状のメディア
ンフィルタを適用することができる。従って、原画像の
もつエッジを暈かすことなく、良好にノイズ成分を除去
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態が適用される装置の全体
構成を示す図である。

【図２】画像のフィルタリングの概要を示す説明図であ
る。

【図３】この発明の実施の形態の画像フィルタリング装
置を示す構成図である。

【図４】上近傍画素レベル等を説明するための説明図で
ある。

【図５】縦方向テーブル参照部と横方向テーブル参照部
における入力と出力の関係を示す図である。

【図６】フィルタ演算部において適用されるメディアン
フィルタの一例を示す図である。

【図７】従来の画像フィルタの一例を示す図である。

【符号の説明】

１１ 縦方向コントラスト抽出部 １２ 横方向コントラスト抽出部 ２１ 縦方向テーブル参照部 ２２ 横方向テーブル参照部 ４１ フィルタ演算部 １００ 画像入力部 ２００ 画像処理部 ２０１ 操作入力部 ２０２ 情報表示部 ２５０ 画像フィルタリング部 ３００ 画像出力部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像フィルタで原画像を走査することに
   よって前記原画像に含まれるノイズ成分を除去する方法
   であって、 処理対象である注目画素の近傍画素群からコントラスト
   を求めるコントラスト導出工程と、 前記コントラストに応じて、前記画像フィルタの有効サ
   イズを決定する有効サイズ決定工程と、 前記有効サイズ決定工程で決定された前記有効サイズ内
   に位置する少なくとも１つの画素の画素レベルのうち中
   央値となる画素レベルを選択し、前記注目画素の画素レ
   ベルを前記中央値に変更するフィルタリング工程と、を
   備えることを特徴とする画像フィルタリング方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、 前記コントラスト導出工程は、前記注目画素の近傍画素
   群から互いに異なる複数の方向についてのコントラスト
   を求める工程を含み、 前記有効サイズ決定工程は、前記複数の方向についての
   コントラストに応じて前記複数の方向の有効幅をそれぞ
   れ決定する工程を含むことを特徴とする画像フィルタリ
   ング方法。
3. 【請求項３】 画像フィルタで原画像を走査することに
   よって前記原画像に含まれるノイズ成分を除去する装置
   であって、 処理対象である注目画素の近傍画素群からコントラスト
   を求めるコントラスト導出手段と、 前記コントラストに応じて、前記画像フィルタの有効サ
   イズを決定する有効サイズ決定手段と、 前記有効サイズ決定手段で決定された前記有効サイズ内
   に位置する少なくとも１つの画素の画素レベルのうち中
   央値となる画素レベルを選択し、前記注目画素の画素レ
   ベルを前記中央値に変更するフィルタリング手段と、を
   備えることを特徴とする画像フィルタリング装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、 前記コントラスト導出手段は、前記注目画素の近傍画素
   群から互いに異なる複数の方向についてのコントラスト
   を求める手段を含み、 前記有効サイズ決定手段は、前記複数の方向についての
   コントラストに応じて前記複数の方向の有効幅をそれぞ
   れ決定する手段を含むことを特徴とする画像フィルタリ
   ング装置。