JPH103539A - 画像処理方法 - Google Patents
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- JPH103539A JPH103539A JP8157895A JP15789596A JPH103539A JP H103539 A JPH103539 A JP H103539A JP 8157895 A JP8157895 A JP 8157895A JP 15789596 A JP15789596 A JP 15789596A JP H103539 A JPH103539 A JP H103539A
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- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 5
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- 230000033772 system development Effects 0.000 description 1
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Abstract
場合に、画像の本来ある構造の最小変化方向を検出する
精度を向上する。また、平滑化後のモアレを低減し、平
滑化のしすぎも是正する。 【解決手段】入力画像の各点について、ステップ101
で各方向の輝度変化を評価した値を成分値とする輝度変
化ベクトルを作成し、ステップ102で所定の距離にあ
る近傍の輝度変化ベクトルを所定の重みでベクトル加算
してボケた輝度変化ベクトルを作成する。ステップ10
3でボケた輝度変化ベクトルの成分値が最小となる方向
を探して最小変化方向マップを作成し、ステップ104
で最小変化方向に1次元の平滑化をしたデータを作成す
る。ステップ105で最小変化方向と所定の角度ずれた
方向に1次元の平滑化をしたデータを作成し、ステップ
106で各点近傍の輝度変化の大小に応じて両データの
重みを変えた平均をする。ステップ107で以上の処理
画像と入力画像の重み付け平均をして最終処理画像を得
る。
Description
むらを起こさずにノイズを低減する画像処理に関する発
明である。
人が先に出願した(1)特願平6−305888号およ
び(2)特願平7−13479号がある。
数の所定方向についてそれぞれ画像の輝度変化の大きさ
を評価した輝度変化ベクトルを作成し、その輝度変化ベ
クトルの成分値が最小となる最小変化方向を画像の各点
毎に求め、その最小変化方向に1次元の非線形平滑化を
行うものである。以上の手順を図2に図示した。図2に
示した手順では、ステップ101で画像各点の輝度変化
ベクトルを表した輝度変化ベクトルマップを作成し、ス
テップ113で各点の輝度変化ベクトルから最小変化方
向マップを作成し、ステップ104で最小変化方向に1
次元の平滑化を行った。
たボケ画像を作成し、ボケ画の輝度変化ベクトルの成分
値が最小となる最小変化方向を見つけ、ボケ画の最小変
化方向に入力画像の1次元非線形平滑化を行うものであ
る。ボケ画の最小変化方向を検出するので、ノイズの多
い画像では画像の緩やかなエッジ部で、ノイズとしてよ
ごれた部分を無視した場合の画像本来の構造としてある
最小変化方向を見つける場合が多くなり、平滑化後の画
像のエッジがきれいに見える効果がある。
ては、最小変化方向の検出精度が、どの程度までノイズ
を低減できるかに結びつく。しかし、従来技術(2)に
おいては、検出精度をあげることについては、あまり考
慮されていない。
問題ではないが、画像平坦部にモアレが発生するとの問
題もある。
る場合があるとの問題もある。平滑化をしすぎると、画
像の濃淡の差があまりでず、各部分を区別しづらくな
る。
ために以下の構成とした。特に、上記の第1の課題を解
決するために、入力画像のボケ画を作る代わりに、入力
画像の輝度変化ベクトルをボカした。すなわち、近傍の
輝度変化ベクトルどうしで所定の重み付きのベクトル加
算を行い、ボケた輝度変化ベクトルを作成してその成分
値が最小となる方向を最小変化方向とした。輝度変化ベ
クトルをボカすと、画像をボカすよりも画像本来の構造
を反映しやすく、加算する最の重みも画像をボカす時よ
りも小さい値で効果が現れ、微少な構造も捉える可能性
が多くなる。
めに、最小変化方向の1次元平滑化だけでなく、最小変
化方向と45度ずれた方向の1次元平滑化も行った。画
像のエッジ部分では、最小変化方向と45ずれた方向の
平滑化データは画像のエッジ構造を損なうため、画像の
各点で近傍の輝度変化を捉えた量を計算し、その点が画
像のエッジにあるか平坦な位置にあるのかを判定してエ
ッジの度合いを求め、エッジの度合いに応じて、最小変
化方向に平滑化したデータと、最小変化方向と45度ず
れた方向に平滑化したデータの重み付き平均を行った。
エッジの度合いが強いと最小変化方向に平滑化したデー
タの割合が多くなり、エッジの度合いが少ないと45度
ずれた方向に平滑化したデータの割合を増やすように重
み付けの平均を行う。以上により、エッジ部は、最小変
化方向に平滑化したきれいな印象を与えるデータが採用
され、平坦部はモアレのない45度ずれた方向に平滑化
したデータを含む値が採用されてモアレが少なくなる。
ために、本発明第2の課題を解決する手段を行った操作
後の出力画像と入力画像の重み付き平均を行った。入力
画像を加えることにより、本発明第2の課題を解決する
手段を行った操作後の出力画像が平滑化をしすぎた場合
にそれを是正することができる。
いて説明する。なお、実施例は画像処理を行う機能を有
する装置において、画像処理の処理手順として説明して
いるが、この処理を行うものであれば、ソフトウエアま
たはハードウエアのいずれで構成してもよい。
1の実施例は、特に最小変化方向の検出精度をあげるた
めのものである。
ステップ101で、輝度変化ベクトルマップを作成す
る。具体的には、入力画像の各点において、複数の所定
方向についてそれぞれ入力画像の輝度変化の大きさを評
価する値を計算し、計算によって得られた各々の方向の
輝度変化値をベクトルの成分値とする輝度変化ベクトル
を入力画像各点について作成して輝度変化ベクトルマッ
プを作る。
ベクトルをボカす。具体的には、入力画像の各点におい
て、所定の距離にある近傍の輝度変化ベクトルを所定の
重みでベクトル加算してボケた輝度変化ベクトルを作成
してボケた輝度変化ベクトルマップを作る。
を作る。入力画像の各点において、ボケた輝度変化ベク
トルの成分値が最小となる方向をそれぞれ求めて、画像
各点における最小変化方向を所定の数字で示した最小変
化方向マップを作成する。
において、ステップ103で求めたそれぞれの最小変化
方向に1次元の非線形平滑化をする。
プ102がある。また、図2ではステップ113で輝度
変化ベクトルから最小変化方向マップを作成したが、本
発明の図3ではステップ103でボケた輝度変化ベクト
ルから最小変化方向マップを作成したが点が異なる。ま
た、従来技術(2)では、画像にボケ操作を行ったが、
本発明では輝度変化ベクトルにボケ操作を行った点が異
なる。これらの相違点に起因して、本実施例では、より
検出精度をあげることができる。
る。まず、ステップ101について説明する。輝度変化
ベクトルを求める計算式は各種考えられるが、代表的な
方法を2つ示す。
点における輝度値を意味し、dir(I[j][i],d,k)は、入
力画像のi行j列の点からd方向にkサンプリング点行
った点における輝度値を意味し、absは絶対値を取るこ
とを意味し、Kmaxは輝度変化を評価する長さを意味す
る。S[d][j][i]は、i行j列の点におけるd方向の輝度
変化の値を意味し、数1の計算式と数2の計算式の2通
りを示した。どちらで計算しても最終的に得られる出力
画像の画質に大差はない。
下、左右、斜め右、斜め左)や8方向、16方向など各
種あるが、図5と図6に8方向で各方向に9点取る場合
(中心からそれぞれ4点先まで取る場合で、kmax=4)に
ついて図示した。図5は画像の画素にない点を補間して
求める場合の図であり、図6は補間点を上下左右に最も
近い点で代用した場合につて示したものである。
合は、方向を示す数字のdは、たとえば1から8の整数
値で表される。この場合、i行j列の点において、S[d]
[j][i]はdが8種類あるので、成分数が8のベクトルで
あるとみなすことができる。このようi行j列の点にお
いて、各方向の輝度変化値を成分値としたベクトルをi
行j列の輝度変化ベクトルと呼ぶことにする。また、画
像の全ての点で輝度変化ベクトルを求めたものを、輝度
変化ベクトルマップと呼ぶことにする。次に、ステップ
102の具体的な方法について説明する。輝度変化ベク
トルの重み付きのベクトル和をしてボケた輝度変化ベク
トルを作る具体例はたくさんある。以下の数3に一般的
な形を記す。
j列の点における輝度変化ベクトルのd方向の成分値を
示し、S2[d][j][i]は、i行j列の点におけるボケた輝
度変化ベクトルのd方向の成分値を示す。imは行の、jm
は列のボカす最の範囲を示す。w[jj][ii]はボカす最の
重みであり、具体的な数値は各種ある。例えば、im=jm=
1の時、w[0][0]が1/2、他のw[jj][ii]が1/16とするこ
となどができる。
ついて説明する。ボケた輝度変化ベクトルの成分が最小
値となる方向を求めることを数式で示す。
dn方向あるとし、mindir(S2[d][j][i]|1<=d<=dn)は、
ボケた輝度変化ベクトルS2[d][j][i]の各成分(S2[1]
[j][i]からS2[dn][j][i]まで)の中 で最小値となる方
向を求めることを意味する。最小値を持つ方向が2つ以
上ある場合は、方向を数字として表した時の数値の少な
い方向としてもよいし、逆に大きい数値の方向としても
どちらでも構わない。dmin[j][i]は、以上のようにして
求められたi行j列における最小変化方向を数値で表現
したものである。画像の全ての点で最小変化方向を求め
たものを最小変化方向マップと呼ぶことにする。
いて説明する。最小変化方向の1次元の非線形平滑化を
行う具体的な方法は各種ある。その一例を以下の数5〜
数8に示す。
点における輝度値を意味し、dir(I[j][i],dmin[j][i],
k)は、入力画像のi行j列の点からステップ103で
求めた最小変化方向であるdmin[j][i]方向にkサンプ
リング点行った点における輝度値を意味し、Kmax2は平
滑化を行う長さを意味し、Hmin[j][i]は、i行j列の点
における平滑化後の出力値を意味し、σ0は入力画像の
ノイズの標準偏差に比例する量を計算した値を意味し、
αは平滑化の程度を決める所定の値である。なお、σ0
の計算の仕方は各種あり、例えばノイズ部とみなせる画
像の端の小さな領域の輝度の2乗平均の平方根を用いて
もよいし、画像各点における近傍の点の中で最も変位の
小さい値の平均値を用いてもよい。
う他の例として以下の数9〜数14を示す。
は(数13)、k<=-1の時刃(数14)の通りとなる。
点における輝度値を意味し、dir(I[j][i],dmin[j][i],
k)は、入力画像のi行j列の点からステップ103で
求めた最小変化方向であるdmin[j][i]方向にkサンプ
リング点行った点における輝度値を意味し、Kmax2は平
滑化を行う長さを意味し、Hmin[j][i]は、i行j列の点
における平滑化後の出力値を意味し、σ0は入力画像の
ノイズの標準偏差に比例する量を計算した値を意味し、
αは平滑化の程度を決める所定の値であり、βは平滑化
の寄与を決める所定のパラメータ値である。
形平滑化を行う方法は各種ある。例えば所定の点数の1
次元データの中から中間値を選ぶこともできる。また、
入力データが0と1の2値画像で出力も0が1を取るよ
うな場合は、1次元データの中から数の多い方の値を選
ぶことなどもできる。
る手順も各種存在する。例えば、ステップ102でボケ
た輝度変化ベクトルを各点毎に求め、ボケた輝度変化ベ
クトルのマップを作ったが、ステップ102でステップ
103の操作も同時に行い、ボケた輝度変化ベクトルを
求める最にその成分値が最小値となる方向も求めて、最
小変化方向マップを作り、ボケた輝度変化ベクトルのマ
ップを不要にすることもできる。同様に、ステップ10
4で行う非線形平滑化をステップ103で最小変化方向
を求めた直後に行い、最小変化方向マップを不要にする
ことなどもできる。また、ステップ104では、非線形
平滑化を行ったが、単に最小変化方向の1次元の和を取
った平滑化なども行うことができる。
する。第2の実施例は、特に画像の平坦部に発生するモ
アレを低減することに主眼がおかれている。図4のその
手順を示す。以下、図4の番号をステップ番号として説
明する。なお、ステップ101〜ステップ104まで
は、第1の実施例(図3に示した内容)と同一のため、
説明を省略する。
て、ステップ103で求めたそれぞれの最小変化方向と
所定の角度ずれた方向に1次元の非線形平滑化をする。
において、各点近傍の輝度変化を捉えた量を計算し、そ
の輝度変化の量を捉えた値に応じて、ステップ104で
求めた最小変化方向に平滑化した値とステップ105で
求めた最小変化方向と所定の角度ずれた方向に平滑化し
た値の重みを変えた重み付け平均を行う。
いて説明する。ステップ103で求めた最小変化方向と
所定の角度ずれた方向を求める計算は以下のように行う
ことができる。ただし、方向は1からdnあり、各々次の
数字は隣の方向を意味し、dn方向と1方向は隣りあうと
する。また、所定の角度すれた方向はdshift数がずれた
方向であるとする。このとき、dmin[j][i]とdshift数の
ずれた方向であるdminshift[j][i]は、以下の数15で
計算できる。
定できる。例えば、dnが8の時はdshiftが1の方向に平
滑化するとが画像の平坦部のモアレがわずかに残り、ds
hiftが2(つまり45度ずれた場合)は画像平坦部のモ
アレが完全に消える。dshiftが3、4となるにつれ画像
のエッジ部のボケが激しくなる。従って、45度ずれた
方向に平滑化するのが最も適切であると考えられるが、
極端な角度依存性はなく、45度以外の角度でも良好な
結果を得ることができる。なお、平滑化はステップ10
4で用いたものを用いてもよいし、別のものを用いても
よい。
いて説明する。入力画像各点近傍の輝度変化を捉えた量
の具体的な計算は各種ある。例えば、自身の点と近傍の
8点の9点を用いその偏差値としてもよいし、輝度変化
ベクトルの成分和、すなわち以下の数16で計算した値
としてもよいし、ボカした輝度変化ベクトルの成分和と
してもよい。
ける輝度変化ベクトルのd方向の成分値、σt[j][i]
は、画像のi行j列点の近傍の輝度変化を捉えた量であ
る。
を捉えた量を計算し、その値に応じて重み付け平均を行
う具体的な方法は各種ある。たとえば、以下の数17〜
数18で示すような計算の仕方がある。
化した値を意味し、Hmv[j][i]は最小変化方向と所定の
角度ずれた方向に平滑化した値を意味し、σ0は画像の
ノイズの標準偏差に比例する量を計算した値を意味し、
σt[j][i]は画像のi行j列点の近傍の輝度変化を捉え
た量を意味し、H[j][i] は出力値であり、γとf0は所
定のパラメータ値である。
各種存在する。例えば、ステップ104で最小変化方向
の非線形平滑化をした直後に最小方向と所定の角度ずれ
た非線形平滑化を行い、さらに画像各点近傍の輝度変化
を捉えた量を計算し、その値に応じて重み付け平均を行
い、以上のHmin[j][i]やHmv[j][i]を記憶することを省
くこともできる。また、ステップ105では、非線形平
滑化を行ったが、単に最小変化方向の1次元の和を取っ
た平滑化なども行うことができる。
する。第3の実施例は、特に平滑化のしすぎとの問題点
の解決に主眼がおかれたものである。
示した図であり、以下、図1の番号をステップ番号とし
て説明する。なお、ステップ101〜ステップ106ま
では、第2の実施例をの説明と同一のため、説明を省略
する。
られた結果画像と入力画像を重み付き平均する。
いて説明する。重み付き平均の重みの取り方は各種あ
る。例えば、ステップ106の結果画像を80%、入力
画像を20%にしたり、ステップ106の結果画像を9
0%、入力画像を10%にしたり、好みに応じて適切な
値にすることができる。また、画像全体で同じ重みで両
者の重み付き平均をしてもよいし、ステップ106で行
ったように適当な統計量を基準に重みを変えた平均を行
うこともできる。
小変化方向と所定の角度ずれた方向に平滑化したが、別
の角度ずれた方向に平滑化したデータを混ぜてもよい。
例えば、45度ずれた方向に平滑化したデータと-45
度ずれた方向に平滑化したデータの平均を用いてもよい
し、45度ずれた方向に平滑化したデータと22、5度
ずれた方向に平滑化したデータの重み付き平均を行って
もよい。
クトルを作成し、ステップ103でボケた輝度変化ベク
トルの成分値が最小となる方向を最小変化方向とした
が、その代わりに従来技術(2)を用い、入力画像をボ
カし、ボケ画の輝度変化ベクトルの成分が最小値となる
方向を最小変化方向としてステップ104以後の処理を
行うこともできる。
の本来ある構造の最小変化方向を検出しにくくなった場
合に、画像の本来ある構造の最小変化方向を検出する精
度が向上し、より微細な構造も検出できる効果がある。
実施例を実施した場合に生じる画像平坦部のモアレを低
減する効果がある。
の実施例を実施した場合に平滑化のしすぎがある場合に
おいて、平滑化のしすぎを是正する効果がある。
減し、かつ、画像の特徴を保存したエッジ部のきれいな
画像が得られるという効果がある。
を示す図である。
の例を示す図である。
…ボケた輝度変化ベクトルを作るステップ、103…ボ
ケた輝度変化ベクトルから最小変化方向を求めるステッ
プ、113…輝度変化ベクトルから最小変化方向を求め
るステップ、104…最小変化方向に平滑化するステッ
プ、105…最小変化方向と所定の角度ずれた方向に平
滑化するステップ、106…輝度変化の大小に応じて最
小変化方向に平滑化したデータと最小変化方向と所定の
角度ずれた方向に平滑化したデータを重みづけ平均する
ステップ、107…ステップ106の結果と入力画像の
重みづけ平均をするステップ
Claims (6)
- 【請求項1】画像の各点において、複数の所定方向につ
いてそれぞれ画像の輝度変化の大きさを評価する値を計
算し、該複数の所定方向の該輝度変化値を成分値とする
輝度変化ベクトルをそれぞれの該画像各点について作成
し、 該画像各点における該輝度変化ベクトルについて、所定
の距離にある近傍の該輝度変化ベクトルを所定の重みで
ベクトル加算してボケた輝度変化ベクトルをそれぞれの
該画像各点において作成し、 該画像各点において、該ボケた輝度変化ベクトルの成分
値が最小となる方向を最小変化方向としてそれぞれ求
め、 該画像各点において、それぞれの該最小変化方向に1次
元の平滑化をすることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項2】画像の各点において、複数の所定方向につ
いてそれぞれ画像の輝度変化の大きさを評価する値を計
算し、該複数の所定方向の該輝度変化値を成分値とする
輝度変化ベクトルをそれぞれの該画像各点について作成
し、 該画像各点における該輝度変化ベクトルについて、所定
の距離にある近傍の該輝度変化ベクトルを所定の重みで
ベクトル加算してボケた輝度変化ベクトルをそれぞれの
該画像各点において作成し、 該画像各点において、該ボケた輝度変化ベクトルの成分
値が最小となる方向を最小変化方向としてそれぞれ求
め、 該画像各点において、それぞれの該最小変化方向に1次
元の平滑化をし、 該画像各点において、それぞれの該最小変化方向と所定
の角度ずれた方向に1次元の平滑化をし、 該画像各点において、各点近傍の輝度変化を捉えた量を
計算し、該輝度変化の量を捉えた値に応じて、該最小変
化方向に平滑化した値と該最小変化方向と所定の角度ず
れた方向に平滑化した値の重みを変えた重み付け平均を
行うことを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項3】請求項2に記載の画像処理方法において、 上記所定の角度は、45度であることを特徴とする画像
処理方法。 - 【請求項4】請求項2または3に記載の画像処理方法に
おいて、 上記各点近傍の輝度変化を捉えた量として、該輝度変化
ベクトルの成分和を採用することを特徴とする画像処理
方法。 - 【請求項5】画像の各点において、複数の所定方向につ
いてそれぞれ画像の輝度変化の大きさを評価する値を計
算し、該複数の所定方向の該輝度変化値を成分値とする
輝度変化ベクトルをそれぞれの該画像各点について作成
し、 該画像各点における該輝度変化ベクトルについて、所定
の距離にある近傍の該輝度変化ベクトルを所定の重みで
ベクトル加算してボケた輝度変化ベクトルをそれぞれの
該画像各点において作成し、 該画像各点において、該ボケた輝度変化ベクトルの成分
値が最小となる方向を最小変化方向としてそれぞれ求
め、 該画像各点において、それぞれの該最小変化方向に1次
元の平滑化をし、 該画像各点において、それぞれの該最小変化方向と所定
の角度ずれた方向に1次元の平滑化をし、 該画像各点において、各点近傍の輝度変化を捉えた量を
計算し、該輝度変化の量を捉えた値に応じて、該最小変
化方向に平滑化した値と該最小変化方向と所定の角度ず
れた方向に平滑化した値の重みを変えた重み付け平均を
行い、 重み付け平均を行った値と該入力画像の重み付け平均を
行うことを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項6】画像の各点において、近傍の点の輝度値を
所定の重みで加算してボケた画像を作成し、 該ボケ画の各点において、複数の所定方向についてそれ
ぞれボケ画像の輝度変化の大きさを評価する値を計算
し、該複数の所定方向の該輝度変化値を成分値とする輝
度変化ベクトルをそれぞれの該ボケ画像の各点について
作成し、 該ボケ画像各点において、該輝度変化ベクトルの成分値
が最小となる方向を最小変化方向としてそれぞれ求め、 該ボケ画の各点と対応する該画像の各点において、それ
ぞれの該ボケ画の最小変化方向に該画像の1次元の平滑
化をし、 該画像各点において、それぞれの該最小変化方向と所定
の角度ずれた方向に1次元の平滑化をし、 該画像各点において、各点近傍の輝度変化を捉えた量を
計算し、該輝度変化の量を捉えた値に応じて、該最小変
化方向に平滑化した値と該最小変化方向と所定の角度ず
れた方向に平滑化した値の重みを変えた重み付け平均を
行うことをを特徴とする画像処理方法。
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