JP2005051379A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像に含まれるノイズの低減を効果的に行うことを目的とする。
【解決手段】複数の平滑化画像と入力画像との差分値を求め、しきい値との比較により、平滑化画素または入力画素の選択、もしくはさらに平滑度の低い画素との比較を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、多値画像データのノイズ低減処理を行う画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラにて撮影された画像データやスキャナなどにて光学的に読み込まれた画像データにはＣＣＤ等の光学センサに由来する各種のノイズ、例えば高周波ノイズや、比較的大きな斑状ノイズなどの低周波ノイズが含まれている。
【０００３】
これら、画像内に含まれるノイズを低減させる手段の一つとして、特開２０００−２０７５５１の方法が挙げられる。この中では、ローパスフィルタなどで粒状性を低減させた画像と、鮮鋭度を強調した画像とをあらかじめ用意しておき、元の入力画像の画素と合わせて選択処理を行うことにより、ノイズの低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような選択処理によるノイズ低減の場合、画像選択の判定基準となるしきい値の設定が非常に難しくなる。例えば、粒状度を低減させた画像を選択されやすいように設定してしまうと、必要以上にローバスフィルタのかかり、ボケた画像となってしまったり、逆に選択されにくくすると、ノイズ低減の効果が上がらなかったりするためである。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであり、より精度の高い選択を行うことにより、ノイズの低減効果を上げることのできる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本願発明の第１の発明による画像処理装置及び画像処理方法は、
入力画像データに複数の平滑化処理を実行する手段と、
前記平滑化処理により作成される複数の平滑化データを保持する手段と、
前記複数の平滑化データのうち、一つの画素データと、前記入力画像の画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較する手段と、
前記比較手段での結果により、前記平滑化データまたは前記入力画素データを選択する手段と
前記比較手段での結果により、前記複数の平滑化データのうち、比較を行っていない画素データと前記入力画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較する手段とを備える。
【０００７】
また、上記課題を達成するために本願発明の第２の発明による画像処理装置及び画像処理方法は、
入力画像データに繰り返し平滑化処理を実行する手段と、
前記平滑化処理により作成される平滑化データを保持する手段と、
前記平滑化データの画素データと、前記入力画像の画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較する手段と、
前記比較手段での結果により、前記平滑化データまたは前記入力画素データを選択する手段と、
前記比較手段での結果により、前記平滑化処理の繰り返し回数を変更する手段とを特徴とを備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本願発明の一実施形態を示す。もちろん以下の実施形態は、本願発明の技術分野における当業者による実施を容易にするために開示を提供するものであり、特許請求の範囲によって確定される本願発明の技術的範囲に含まれるほんの一部の実施形態にすぎない。従って、本願明細書に直接的に記載されていない実施形態であっても、技術思想が共通する限り本願発明の技術的範囲に包含されることは当業者にとって自明であろう。
【０００９】
なお、便宜上複数の実施形態を記載するが、これらは個別に発明として成立するだけでなく、もちろん、複数の実施形態を適宜組み合わせることでも発明が成立することは、当業者であれば容易に理解できよう。
【００１０】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図４は本発明の第１の実施形態に係わる画像処理装置の構成を説明するブロック図である。この画像処理装置では、デジタルカメラで撮影された画像に対し、本発明であるノイズ除去処理を実行し、プリントを行うことの出来る装置である。
図中４００は、処理装置制御部である。処理装置制御部４００には、操作パネル４０３が接続されており、これによりユーザーが画像の選択やプリント開始の実行を行うことが出来る。操作パネル４０３は、操作制御部４０４により制御されている。プリント開始が実行されると、カード制御部４０２がＰＣカード４０１から所定の画像を読み出し、必要であればデコード処理を実行し、ノイズ除去部４０５へとデータを転送する。ノイズ除去部４０５で後述する処理により、ノイズを取り除き、処理後の画像を画像処理部４０６へと送る。画像処理部４０６では、より好適な色再現が出来るような補正処理を施した後、プリント可能なデータ形式、例えばＣＭＹ形式に変換される。プリント可能となったデータは、プリンタ制御部４０７に送られ、そのデータに基づいて、プリンタエンジン４０８を制御し、印字を実行させる。
【００１２】
尚、図示はしていないが、これら各部の制御を司るのはＣＰＵであり、それらを実行するためのプログラムおよび各種パラメータが格納されているＲＯＭ、実行するためのＲＡＭが用意されている。
【００１３】
図１で、ノイズ除去部の詳細を示す。図１において、１００は入力画像の取得部である。入力画像取得部１００により得られた画像は、１０１、１０２、１０３、１０４の平滑化処理部に送られ、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）によって平滑化処理が実行される。本実施例では、選択に用いられる平滑化画像を４つとしたが、これは使用可能なメモリ容量で変わってくる。メモリ容量が多く選択画像の数が多く保持出来るほど、より効果的なノイズ除去処理が可能となる。また、効率的にメモリを使用するために、入力画像の画素数によって、平滑化画像の数を動的に変化させても良い。
【００１４】
平滑化に用いられるＬＰＦは、平滑度が異なるものを使用する。平滑化処理部１０１で行われる平滑度が最も強く、処理後の画像は最も高周波成分の少ないボケた画像となる。平滑化処理部１０２、１０３、１０４となるに従い、平滑度が弱く入力画像に近づいていく。
【００１５】
図２は本実施例で用いられる、４つのフィルタマスクである。このフィルタ処理では、着目画素とマスク内にある画素の画素値を全て足し合わせ、画素数で徐算を行う。図中のＬＰＦ１であれば、着目画素と周囲の８０画素の平均値をとることに相当する。ＬＰＦ１〜ＬＰＦ４で示しているのは、マスクサイズの違いによって、平滑度を変化させている場合である。マスクサイズでなく各成分の重み付けを変化させることにより、平滑度を変化させることも可能である。
【００１６】
これらの処理によって得られた平滑度の異なる４つの平滑化画像１０５〜１０８は、入力画像とともに画素選択処理部１０９へと送られ、後述する画素の選択処理することにより、ノイズ除去された画像が得られる。その後、画像出力部１１０によって、画像データは出力される。
【００１７】
図３は、画素選択処理部の流れを示すフローチャートである。平滑度の高い方から順に画素毎の比較を行っていく。Ｓ３００では、最も平滑度の高い平滑化画像１をターゲット画素に設定する。Ｓ３０１においては、入力画素とターゲット画素の差を算出し、その値とあらかじめ設定されたしきい値Ｔｈ１との比較を行う。その結果、しきい値の方が大きい場合には、平滑化しても差し障りのない画像平坦部分とみなされ、Ｓ３０９のターゲット画素の選択部へと進む。しきい値の方が小さかった場合は、ターゲット画素を使用すると、平滑化が行き過ぎ、画像がボケしまう部分とみなされ、Ｓ３０２に進む。Ｓ３０２では、ターゲット画素を平滑化画像２に設定しなおし、Ｓ３０３で同様の比較処理を実行する。しきい値Ｔｈ２が大きい場合は、Ｓ３０９でターゲット画素が選択される。そうでない場合は、Ｓ３０４へと進む。以下、上記と同じように、Ｓ３０４、Ｓ３０５で、それぞれ、ターゲット画素の平滑化画像３の設定、しきい値Ｔｈ３との比較を行い、Ｓ３０６、Ｓ３０７において、それぞれターゲット画素の平滑化画像４の設定、しきい値Ｔｈ４との比較を行う。Ｓ３０７での比較で、しきい値Ｔｈ４よりも大きい場合は、画像の最も鮮鋭度の高い部分とみなされ、Ｓ３０８において、入力画素が選択される。その後、Ｓ３１０において、全ての画素について処理が実行されたかの判定を行い、全ての画素について処理が行われていなかったならば、入力画素を一つ進め（Ｓ３１１）、Ｓ３００に戻って、同様の処理が実行される。全ての画素について処理が完了すれば、画素選択処理は終了となる。
【００１８】
ここで挙げたパラメータＴｈ１〜Ｔｈ４は、あらかじめ設定された値である。また、平滑度によって、しきい値を分けたが、全てにおいて共通のしきい値を用いることも可能である。
【００１９】
この様に、本願発明の第１の実施形態によれば、異なるＬＰＦで平滑化処理された４つの画像を用意し、選択処理を行うことで、ノイズ除去効果を向上させ、デジタルカメラで撮影した画像の高品位なプリントを実現可能とする。
【００２０】
尚、本実施例では、処理装置としてプリンタを挙げたが、特にこれに限定されることはない。例えば、ノイズ除去したデータを表示する表示装置であっても、データを作成するデジタルカメラであっても、本発明の適用に全く問題は無い。
【００２１】
［第２実施形態］
第２の実施形態では、第１実施形態での図４の画像処理装置において、ノイズ除去部４０５が異なる部分である。よって、以下、ノイズ除去部分４０５についての詳細な説明を行う。
【００２２】
図５は本発明の第２の実施形態における、ノイズ除去部分を説明するブロック図である。入力画像取得部５００によって得られた画像は、平滑化処理部５０１に送られる。５０１での平滑化処理は、第１実施形態と同様にＬＰＦを用いた平滑化処理とする。ここで使用するＬＰＦは、一度の処理で、強い平滑処理を行うのは望ましくないので、図２中のＬＰＦ４またはＬＰＦ３を用いるが適当である。比較部５０２では、入力画像の画素と平滑化された画像の画素との差分値を求め、その値とあらかじめ設定したしきい値との比較を行う。平滑回数判定部５０３では、比較が行われている平滑化画像が、何回平滑処理されたものかを監視している。画像出力部５０４では、ノイズ除去処理を実行した画像を出力する。
【００２３】
これを使用した場合の処理フローは図６のようになる。Ｓ６００において、平滑回数判定部で使用されるＬＰＦカウンタを平滑化回数回に設定する。本実施例では、第１実施形態と同様に最大４回の平滑化処理を実行するので、４をセットする。Ｓ６０１で平滑化処理が実行されるが、この際、ＬＰＦカウンタ回、繰り返し平滑化処理が実行される。Ｓ６０２でターゲット画素に平滑化処理の施された画素を設定し、Ｓ６０３では、使用されるしきい値ＴｈＮ（Ｎ＝１〜４）をＬＰＦカウンタを参照し設定する。Ｓ６０４で、入力画素とターゲット画素との差分を求め、その値としきい値ＴｈＮとの比較を行う。しきい値ＴｈＮの方が大きい場合、Ｓ６０５において、ターゲット画素値が出力値に選択される。小さい場合はＳ６０６に進み、ＬＰＦカウンタが０よりも大きいかを判定する。もし、カウンタが０以下の場合は、Ｓ６０９において入力画素が選択される。０よりも大きい場合は、Ｓ６０８でＬＰＦカウンタを１減らした後、再度、入力画像の平滑化から始めるように、平滑化処理された画像をクリアし（Ｓ６０７）、Ｓ６０１に戻される。Ｓ６０５またはＳ６０９において、画素の選択処理が実行された後は、全ての画素に対して、処理が行われたかをＳ６１０で判定し、完了していない場合は、Ｓ６１１でターゲットとする画素を進め、Ｓ６０７で画像をクリアし、Ｓ６００で再度、同様の処理を実行する。全ての画素に対して、処理が実行されたならば、終了となる。
【００２４】
上述のように、本願発明の第２の実施形態においては、複数の平滑化画像を用意するのではなく、平滑化処理を繰り返し行うことで、高いノイズ除去効果を実現している。この結果、平滑化処理の回数が増加するものの、平滑化画像を４つ保持するメモリを用意する必要はなく、第１の実施形態に比べ、少ないメモリ容量で実現可能としている。
【００２５】
［第３実施形態］
第１の実施形態および第２の実施形態においては、平滑化処理において、ＬＰＦを使用した。第３の実施形態では、フィルタ処理の代わりに、縮小・拡大処理を用いた場合を挙げる。
【００２６】
図７は第１の実施形態を縮小・拡大処理で実行したブロック図を示す。図１のノイズ除去部から、異なる部分のみ説明する。
【００２７】
平滑化処理部７００〜７０３において、縮小・拡大処理を使用する。平滑化画像１の平滑度が最もの高いので、平滑処理部７００の縮小・拡大率が最も大きいものとする。その他、７００〜７０４に進むにつれ、縮小・拡大率は小さくなる。図８には本実施形態の一例を示す。縮小拡大処理１、２、３、４において縮小率は、それぞれ２０％、４０％、６０％、８０％とし、拡大処理はそれぞれ、５００％、２５０％、１６７％、１２５％とする。
【００２８】
また、図９は第２の実施形態を縮小・拡大処理により実現したブロック図である。図５のノイズ除去部と比べて異なる部分は、平滑部９００である。ここでは、８０％の縮小処理後、１２５％の拡大処理による平滑化を行う。
【００２９】
尚、図７および図９により用いられる縮小・拡大処理は、リアレストネイバー法のような近似値を使用する補間処理ではなく、高周波成分を減らすことの出来る、バイリニア法またはバイキュービック法を使用する。
【００３０】
以上、本願発明の第３の実施形態においては、平滑度画像を作成する際に、フィルタ処理を使用せずに、縮小・拡大処理を用いることで、高いノイズ除去効果を実現している。この結果、フィルタ処理で発生する例外的な端部処理を行わず、ノイズ除去を実現可能にしている。
【００３１】
（他の実施形態）
本発明の目的は前述したように、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３２】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。
【００３３】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含む。
【００３４】
尚、本願発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記憶媒体から、そのプログラムを、パソコン通信など通信ラインを介して要求者にそのプログラムを配信する場合にも適用できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように第１の観点によれば、複数の平滑化画像を作成し、平滑度の高い画像から画素毎に入力画素との差分絶対値を求め、しきい値との比較処理により、平滑化画素データまたは入力画素データの選択、平滑度の低い画素データの使用を行うことで、より効果的なノイズ除去効果を実現できる。
【００３６】
また、第２の観点によれば、最初に繰り返し平滑化処理を実行することで、平滑度の高い画像を取得し、画素毎に入力画素との差分絶対値を求め、しきい値との比較処理により、平滑化画素データまたは入力画素データの選択、平滑回数を減らした平滑画素データの使用を行うことにより、より効果的なノイズ除去効果を実現する。こうすることで、第１の観点と比べ、少ないメモリ容量で、同様の効果を実現出来る。
【００３７】
さらに、上記第１および第２の観点において、平滑画像の作成に画像の縮小・拡大処理を用いることで、フィルタリングによる端部処理を行うことなく、同様の効果を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るノイズ除去部の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る平滑化処理で使用されるフィルタマスクを示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る画素選択部の詳細な動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る例示的な画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係るノイズ除去部の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るノイズ除去部の詳細な動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、第３の実施形態に係るノイズ除去部の構成を示すブロック図である。
【図８】図７は、第３の実施形態に係る縮小・拡大処理を説明する図である。
【図９】図７は、第３の実施形態に係るノイズ除去部の構成を示すブロック図である。

Claims (10)

1. 入力画像データに複数の平滑化処理を実行する手段と、
   前記平滑化処理により作成される複数の平滑化データを保持する手段と、
   前記複数の平滑化データのうち、一つの画素データと、前記入力画像の画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較する手段と、
   前記比較手段での結果により、前記平滑化データまたは前記入力画素データを選択する手段と
   前記比較手段での結果により、前記複数の平滑化データのうち、比較を行っていない画素データと前記入力画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較する手段とを備えることを特徴とする画像処理装置および画像処理方法。
2. 前記複数の平滑化データから最も平滑度の高い画素データを選択する手段と、
   前記比較手段での結果により、平滑度の低くなる順に、平滑化データを選択する手段を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置および画像処理方法。
3. 前記複数の平滑化処理を実行する手段とは、異なるフィルタマスクを使用する手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置および画像処理方法。
4. 前記複数の平滑化処理を実行する手段とは、異なる比率での画像縮小・拡大手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置および画像処理方法。
5. 前記保持する複数の平滑化データの数は、入力画像データの画素数によって変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の画像処理装置および画像処理方法。
6. 入力画像データに繰り返し平滑化処理を実行する手段と、
   前記平滑化処理により作成される平滑化データを保持する手段と、
   前記平滑化データの画素データと、前記入力画像の画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較する手段と、
   前記比較手段での結果により、前記平滑化データまたは前記入力画素データを選択する手段と、
   前記比較手段での結果により、前記平滑化処理の繰り返し回数を変更する手段とを特徴とする画像処理装置および画像処理方法。
7. 前記平滑化処理を実行する手段とは、フィルタマスクを使用する手段または画像縮小・拡大手段であることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置および画像処理方法。
8. 前記平滑化処理の繰り返し回数を変更する手段は、減少するように変更することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置および画像処理方法。
9. 入力画像データに複数の平滑化処理を実行するステップと、
   前記平滑化処理により作成される複数の平滑化データを保持するステップと、
   前記複数の平滑化データのうち、一つの画素データと、前記入力画像の画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較するステップと、
   前記比較ステップでの結果により、前記平滑化データまたは前記入力画素データを選択するステップと
   前記比較ステップでの結果により、前記複数の平滑化データのうち、比較を行っていない画素データと前記入力画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較するステップとを備えることをコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
10. 入力画像データに繰り返し平滑化処理を実行するステップと、
    前記平滑化処理により作成される平滑化データを保持するステップと、
    前記平滑化データの画素データと、前記入力画像の画素データとの差分絶対値を、しきい値と比較するステップと、
    前記比較ステップでの結果により、前記平滑化データまたは前記入力画素データを選択するステップと、
    前記比較ステップでの結果により、前記平滑化処理の繰り返し回数を変更するステップとを備えることをコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。

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