(57)【要約】  空間ノイズ除去部２０は、入力画素値Ｐｉｎから空間ノイズを除去した空間ＮＲ画素値Ｓｎｒを算出する。時間ノイズ除去部３０は、入力画素値Ｐｉｎから時間ノイズを除去した時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを算出する。時間ノイズ除去結果判定部５０は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒの大きさと、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒの大きさとを比較し、この比較結果に基づいていずれかの画素値をノイズ除去の結果（出力画素値Ｐｏｕｔ）として出力する。これにより、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることができる。
2010073488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去装置であって、
現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去部と、
現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、前記入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去部と、
前記入力画像の画素値と、前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する画素値範囲設定部と、
前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値が、前記画素値範囲内にある場合には前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値を、前記画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、前記画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定部とを備える、画像ノイズ除去装置。
【請求項２】
前記画素値範囲設定部は、
前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分値を算出する差分値算出部と、
予め設定された空間ノイズ除去用マージン率及び入力画像用マージン率に、前記差分値をそれぞれ乗算して、２つのマージン値を求めるマージン設定部と、
前記差分値の符号に応じて、前記２つのマージン値の一方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最大値を求め、前記２つのマージン値の他方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最小値を求める加算部とを備える、請求項１に記載の画像ノイズ除去装置。
【請求項３】
前記画素値範囲設定部は、
前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とを比較し、前記画素値範囲の最大値及び最小値を選択する選択部と、
マージン値が予め設定されているマージン設定部と、
前記マージン値を前記画素値範囲の最大値及び最小値にそれぞれ加算する加算部とを備える、請求項１に記載の画像ノイズ除去装置。
【請求項４】
前記画素値範囲設定部は、前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分絶対値を算出する差分絶対値算出部をさらに備え、
前記マージン設定部は、前記予め設定されたマージン値に前記差分絶対値を乗算したマージン値を前記加算部に与える、請求項３に記載の画像ノイズ除去装置。
【請求項５】
画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去方法であって、
現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去ステップと、
現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、前記入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去ステップと、
前記入力画像の画素値と、前記空間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する範囲設定ステップと、
前記時間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値が、前記画素値範囲内にある場合には前記時間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値を、前記画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、前記画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定ステップとを含む、画像ノイズ除去方法。
【請求項６】
前記範囲設定ステップは、
前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値との差分値を算出する差分値算出ステップと、
予め設定された空間ノイズ除去用マージン率及び入力画像用マージン率に、前記差分値をそれぞれ乗算して、２つのマージン値を求めるマージン設定ステップと、
前記差分値の符号に応じて、前記２つのマージン値の一方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最大値を求め、前記２つのマージン値の他方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最小値を求める加算ステップとを含む、請求項５に記載の画像ノイズ除去方法。
【請求項７】
画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去装置に用いられる集積回路であって、
現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去部、
現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、前記入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去部、
前記入力画像の画素値と、前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する画素値範囲設定部、及び
前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値が、前記画素値範囲内にある場合には前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値を、前記画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、前記画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定部、として機能する回路を集積する、集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像ノイズ除去装置及び方法に関し、より特定的には、動画像に含まれるノイズの効果的な除去を容易に行うことができる画像ノイズ除去装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置で撮影された動画像には、撮影環境やイメージセンサの特性に起因するノイズが含まれている。このノイズには、光ショットノイズ、ダークノイズ、固定パターンノイズ、及び回路ノイズ等の種類がある。これらのノイズが原因で画像の品質（画質）が劣化するため、動画像に含まれるノイズを除去（又は低減）するノイズ除去（Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ＮＲ）処理が行われる。【０００３】
ノイズ除去の方法としては、処理対象である対象画素の画素値を、対象画素の近傍にある近傍画素の画素値を用いて平滑化する方法がよく知られている。この平滑化には、例えば、対象画素及び近傍画素の全画素値の平均値を求める方法や、対象画素及び近傍画素の全画素値の中央値を求める方法（メディアンフィルタ）が用いられる。これらの方法は、１つの画像フレーム内の画素値を用いて空間方向に処理が行われるので、空間ノイズ除去と称される。【０００４】
また、動画像に関しては、対象画素の画素値を、時間方向に連続する複数の画像間の相関を用いて平滑化する方法が知られている。この平滑化には、例えば、対象画素の画素値と時間的に前に存在する画像の同座標の画素値とを加重平均する方法が用いられる。この方法は、複数の画像フレーム内の画素値を用いて時間方向に処理が行われるので、時間ノイズ除去と称される。【０００５】
さらには、この空間ノイズ除去と時間ノイズ除去とを組み合わせた方式として、動画像の動き検出の結果を用いて、対象画素が静止画像領域にあれば時間ノイズ除去を選択し、対象画素が移動画像領域にあれば空間ノイズ除去を選択する技術が存在する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２４８１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した空間ノイズ除去と時間ノイズ除去とを切り替える方式でも、時間ノイズ除去の効果を高めるためには、動画像の時間方向に平滑化処理を強くかけることが必要となる。しかし、動画像の時間方向に平滑化処理を強くかけると、移動画像領域の周辺で残像が発生して画質の低下を引き起こす。このように、移動画像領域において残像の発生を抑えることと、動画像の時間方向に対して平滑化処理を強くかけることとが、トレードオフの関係にあるため、動画像に対して時間ノイズ除去の効果を十分高めることができないという課題がある。【０００８】
それ故に、本発明の目的は、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることができる、画像ノイズ除去装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の画像ノイズ除去装置は、現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去部と、現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去部と、入力画像の画素値と、空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する画素値範囲設定部と、時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値が、画素値範囲内にある場合には時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値を、画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定部とを備えている。【００１０】
画素値範囲設定部は、入力画像の画素値と空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分値を算出する差分値算出部と、予め設定された空間ノイズ除去用マージン率及び入力画像用マージン率に、差分値をそれぞれ乗算して、２つのマージン値を求めるマージン設定部と、差分値の符号に応じて、２つのマージン値の一方を入力画像の画素値に加算して画素値範囲の最大値を求め、２つのマージン値の他方を入力画像の画素値に加算して画素値範囲の最小値を求める加算部とで構成することができる。【００１１】
また、画素値範囲設定部は、入力画像の画素値と空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とを比較し、画素値範囲の最大値及び最小値を選択する選択部と、マージン値が予め設定されているマージン設定部と、マージン値を画素値範囲の最大値及び最小値にそれぞれ加算する加算部とで構成してもよい。この構成において、入力画像の画素値と空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分絶対値を算出する差分絶対値算出部をさらに備えれば、差分絶対値を乗算したマージン値を加算部に与えることができる。【００１２】
上述した画像ノイズ除去装置の各構成が行う処理は、一連の処理手順を与える画像ノイズ除去方法として捉えることができる。この方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。また、上述した画像ノイズ除去装置の各構成は、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明によれば、ノイズ除去前の画素値と空間ノイズが除去された画素値とに基づいて、時間ノイズ除去処理の信頼性を判断することによって、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る一実施形態に係る画像ノイズ除去装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、時間ノイズ除去結果判定部５０の詳細な構成例を示す図である。
【図３】図３は、画素値範囲設定部５１の具体的な構成例１を示す図である。
【図４】図４は、画素値範囲設定部５１の具体的な構成例２を示す図である。
【図５】図５は、画素値範囲設定部５１の具体的な構成例３を示す図である。
【図６】図６は、画素値範囲設定部５１の具体的な構成例４を示す図である。
【図７】図７は、範囲判定部５２の具体的な構成例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の画像ノイズ除去装置が行う処理の概念を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の画像ノイズ除去方法の手順を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、構成例４の画素値範囲設定部５１が行う図９のステップＳ９４における詳細なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態に係る画像ノイズ除去装置の構成を示す図である。図１において、本実施形態の画像ノイズ除去装置は、空間ノイズ除去部２０と、時間ノイズ除去部３０と、バッファ４０と、時間ノイズ除去結果判定部５０とを備える。
【００１６】
まず、上記構成による本発明の画像ノイズ除去装置の概要を説明する。
動画像は、入力端子１０を介して、空間ノイズ除去部２０、時間ノイズ除去部３０、及び時間ノイズ除去結果判定部５０に、それぞれ入力される。空間ノイズ除去部２０は、入力される動画像の各画素について、対象画素の画素値及び近傍画素の画素値を用いた平滑化処理によって、１画像フレーム内の空間方向に関するノイズ除去を行う。時間ノイズ除去部３０は、入力される動画像の各画素について、現画像フレームにおける対象画素の画素値及びバッファ４０に保持されている時間的に１つ前の画像フレームにおける同座標の画素値を用いた平滑化処理によって、２つの画像フレーム間の時間方向に関するノイズ除去を行う。
【００１７】
時間ノイズ除去結果判定部５０は、入力される動画像の画素値（以下、入力画素値Ｐｉｎと記す）と、空間ノイズ除去部２０から出力される入力画素値Ｐｉｎから空間ノイズが除去された画素値（以下、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒと記す）と、時間ノイズ除去部３０から出力される入力画素値Ｐｉｎから時間ノイズが除去された画素値（以下、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒと記す）とを入力し、これらの画素値の大きさに基づいて定まる画素値（以下、出力画素値Ｐｏｕｔと記す）をノイズ除去の結果として出力端子６０に出力する。この時間ノイズ除去結果判定部５０から出力される出力画素値Ｐｏｕｔは、バッファ４０に一時的に保持されて、時間ノイズ除去部３０の処理に順次利用される。
【００１８】
次に、時間ノイズ除去結果判定部５０の具体的な動作を説明する。
図２は、図１に示す時間ノイズ除去結果判定部５０の詳細な構成例を示す図である。図２において、時間ノイズ除去結果判定部５０は、画素値範囲設定部５１と、範囲判定部５２とを備える。
【００１９】
画素値範囲設定部５１は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒを入力して、２つのうち大きい画素値を最大値ＭＡＸとし、２つのうち小さい画素値を最小値ＭＩＮとして、範囲判定部５２へ出力する。この画素値範囲設定部５１には、例えば図３〜図６に示す具体的な構成が考えられる。
【００２０】
＜構成例１＞
図３に示す画素値範囲設定部５１は、ＭＡＸ選択部５１１及びＭＩＮ選択部５１２を構成に含む。ＭＡＸ選択部５１１は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒのうちの大きい画素値を出力する。ＭＩＮ選択部５１２は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒのうちの小さい画素値を出力する。この構成により、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを得ることができる。
【００２１】
＜構成例２＞
図４に示す画素値範囲設定部５１は、図３の構成例１に加算器５１３、加算器５１４、及びマージン設定部５１５の構成をさらに含む。マージン設定部５１５は、予め設定されているマージン値を加算器５１３及び５１４に出力する。加算器５１３は、ＭＡＸ選択部５１１が出力する最大値ＭＡＸに、マージン値を加算又は減算する。加算器５１３は、ＭＩＮ選択部５１２が出力する最小値ＭＩＮに、マージン値を加算又は減算する。なお、マージン値は、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとで同じでもよいし、異なっていてもよい。この構成により、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを任意に変更することができる。
【００２２】
＜構成例３＞
図５に示す画素値範囲設定部５１は、図４の構成例２に差分絶対値計算部５１６の構成をさらに含む。差分絶対値計算部５１６は、入力画素値Ｐｉｎと空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとの差分絶対値を求める。マージン設定部５１５は、予め設定されているマージン値に差分絶対値計算部５１６が求めた差分絶対値を乗算した値を、加算器５１３及び５１４に出力する。この構成により、入力画素値Ｐｉｎと空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとの差分に比例させつつ、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを任意に変更することができる。
【００２３】
＜構成例４＞
図６に示す画素値範囲設定部５１は、加算器５１３、加算器５１４、マージン設定部５１５、及び差分値計算部５１７を構成に含む。差分値計算部５１７は、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒから入力画素値Ｐｉｎを減算した差分値を求める。マージン設定部５１５には、空間ＮＲ画素値用マージン率及び入力画素値用マージン率が予め設定されている。そして、マージン設定部５１５は、差分値計算部５１７が求めた差分値が正値である場合、差分値に空間ＮＲ画素値用マージン率を乗算したマージン値を最大値ＭＡＸの出力側である加算器５１３に出力し、かつ、差分値に入力画素値用マージン率を乗算したマージン値を最小値ＭＩＮの出力側である加算器５１４に出力する。一方、マージン設定部５１５は、差分値が負値である場合、差分値に入力画素値用マージン率を乗算したマージン値を加算器５１３に出力し、かつ、差分値に空間ＮＲ画素値用マージン率を乗算したマージン値を加算器５１４に出力する。この構成により、入力画素値Ｐｉｎと空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとの差分に比例させつつ、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを任意に変更することができる。なお、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとで増減方向を異ならせたい場合には、空間ＮＲ画素値用マージン率及び入力画素値用マージン率のいずれかをマイナス符号にすればよい。
【００２４】
再び図２を参照する。範囲判定部５２は、最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮ、及び時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを入力し、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間にあれば時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが最大値ＭＡＸ以上であれば最大値ＭＡＸを、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが最小値ＭＩＮ以下であれば最小値ＭＩＮを、出力画素値Ｐｏｕｔとして出力する。図７に、この範囲判定部５２の具体的な構成例を示す。図７において、比較器５２１は、「＋端子」に入力される画素値が「−端子」に入力される画素値よりも大きい場合に論理値「１」を、それ以外の場合には論理値「０」を、比較信号として出力する。選択器５２２は、比較器５２１から出力される比較信号に従って、論理値「１」の場合には「１端子」に入力される画素値を、論理値「０」の場合には「０端子」に入力される画素値を、選択して出力する。
【００２５】
上述した構成により、移動画像領域の残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることが可能となる原理について説明する。本発明は、以下に示す仮定を真として処理を行っている。
【００２６】
理想的な空間ノイズ除去の結果と理想的な時間ノイズ除去の結果とは一致する、という仮定である。ここで言う「理想的」とは、完全にノイズを除去することを意味している。つまり、対象画素のノイズ成分を完全に除去できるのであれば、その手段が空間ノイズによる除去であろうと時間ノイズによる除去であろうと関係なく、結果としてノイズがゼロである本来の画素値が得られるという仮定に基づくものである。
【００２７】
実際には、理想的なノイズ除去は困難であるため、空間ノイズ除去の結果と時間ノイズ除去の結果とを一致させるのは困難である。しかし、空間及び時間共に正しくノイズを除去する方向に作用しているのであれば、ノイズ除去前の画素値とノイズ完全除去後の本来の画素値とで表される画素値の範囲に、空間ノイズが除去された画素値及び時間ノイズが除去された画素値の両方が含まれることになる。図８は、この概念を容易に理解できるように、各画素値を１次元軸上で表現した図である。この図８では、ノイズ成分により、本来の画素値Ｐが入力画素値Ｐｉｎへと小さくなっている（ノイズ成分がマイナスの画素値を持っている）場合を示している。
【００２８】
上記解釈では、入力画素値Ｐｉｎから画素値Ｐで示される範囲ｙに、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒも時間ＮＲ画素値Ｔｎｒも入ることになる。今回の発明では、まず、入力画素値Ｐｉｎ（この例では最小値ＭＩＮ）と空間ＮＲ画素値Ｓｎｒ（この例では最大値ＭＡＸ）とによって画素値の範囲ｘを決定し、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒがこの範囲ｘに入るかどうかの判定を行っている。時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが範囲ｘ内に入っているのであれば、時間ノイズ除去及び空間ノイズ除去は共に正しくノイズを除去する方向に作用しているものとみなし、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒをそのまま出力結果とする（図８の（ａ））。また、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが範囲ｘの上限である最大値ＭＡＸ以上となる場合も、時間ノイズ除去及び空間ノイズ除去は共に正しくノイズを除去する方向に作用しているものとみなせるが、時間ノイズ除去を強くかけ過ぎると残像を発生させる可能性があるため、最大値ＭＡＸを出力結果とする（図８の（ｂ））。一方、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが範囲ｘの下限である最小値ＭＩＮ以下となる場合は、時間ノイズ除去と空間ノイズ除去とが相反する方向に作用しておりいずれの処理も信頼度が低いと判断し、ノイズ除去前の最小値ＭＩＮを出力結果とする（図８の（ｃ））。
【００２９】
このように、時間ノイズ除去の処理を適用するのか否かを、ノイズ除去前の入力画素値Ｐｉｎと、比較的信頼性が高い空間ノイズが除去された空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとに基づいて判断しているので、移動画像領域の残像の発生を抑えることも、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることも、最適な状況で実施することができる。
【００３０】
図９は、上述した画像ノイズ除去装置が行う画像ノイズ除去方法の手順を説明するフローチャートである。なお、この図９では、１画像フレーム内の画素を処理する手順を示している。よって、複数の画像フレームを連続して処理する場合には、図９に示す手順を各画像フレームについて繰り返し行えばよい。
【００３１】
入力画素値Ｐｉｎが入力されると（Ｓ９１）、空間ノイズ除去部２０において、入力画素値Ｐｉｎから空間ノイズを除去した空間ＮＲ画素値Ｓｎｒが算出される（Ｓ９２）。また、時間ノイズ除去部３０において、入力画素値Ｐｉｎから時間ノイズを除去した時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが算出される（Ｓ９３）。次に、時間ノイズ除去結果判定部５０において、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒ、入力画素値Ｐｉｎ、及び所定のマージン値から最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮが求められ、範囲ｘが設定される（Ｓ９４）。そして、時間ノイズ除去結果判定部５０において、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒと範囲ｘとが比較されて（Ｓ９５、Ｓ９６）、ＭＩＮ＜Ｔｎｒ＜ＭＡＸであれば時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが（Ｓ９７）、ＭＡＸ≦Ｔｎｒであれば最大値ＭＡＸが（Ｓ９８）、Ｔｎｒ≦ＭＩＮであれば最小値ＭＩＮが（Ｓ９９）、出力画素値Ｐｏｕｔとして出力される。この出力画素値Ｐｏｕｔは、バッファ４０に保持される（Ｓ１００）。これらの処理が１画像フレーム内の全画素について繰り返し行われる（Ｓ１０１）。
【００３２】
図１０は、上記構成例４による画素値範囲設定部５１（図６）において、図９のステップＳ９４で行われる範囲ｘの詳細な設定手順を説明するフローチャートである。
まず、差分値計算部５１７において、差分値Ｄ（＝Ｓｎｒ−Ｐｉｎ）が算出される（Ｓ９４１）。次に、マージン設定部５１５において、差分値Ｄに空間ＮＲ画素値用マージン率ｓｍ（正値）を乗算したマージン値Ａ（＝Ｄ×ｓｍ）、及び差分値Ｄに入力画素値用マージン率ｐｍ（正値）とマイナス１とを乗算したマージン値Ｂ（＝Ｄ×ｐｍ×−１）を、それぞれ算出する（Ｓ９４２、Ｓ９４３）。そして、マージン設定部５１５において差分値Ｄの符号を判定し（Ｓ９４４）、差分値Ｄが正値であれば、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ａを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ａ）を最大値ＭＡＸと、かつ、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ｂを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ｂ）を最小値ＭＩＮとして出力し（Ｓ９４５、Ｓ９４６）、差分値Ｄが負値であれば、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ｂを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ｂ）を最大値ＭＡＸと、かつ、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ａを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ａ）を最小値ＭＩＮとして出力する（Ｓ９４７、Ｓ９４８）。
【００３３】
以上のように、本発明の一実施形態に係る画像ノイズ除去装置及び方法によれば、ノイズ除去前の入力画素値Ｐｉｎと空間ノイズが除去された空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとに基づいて、時間ノイズ除去処理の信頼性を判断する。これにより、時間ノイズ除去処理の信頼性が高い場合にだけ時間ノイズが除去された時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを出力できるので、移動画像領域の残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることが可能となる。
【００３４】
特に、上記構成例２〜４による画素値範囲設定部５１を用いた構成では、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒ（最大値ＭＡＸ）と入力画素値Ｐｉｎ（最小値ＭＩＮ）とで異なるマージン値を設定することができる。これにより、画像ボケの発生を抑えるために、ノイズを完全に除去できないレベルで空間ノイズ除去を行っているような場合でも、時間ノイズ除去を判定する際に用いる最大値ＭＡＸ側の値だけを大きくすることができる（図８の（ｄ））。よって、動画像に時間ノイズ除去を強くかけたい場合でも、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、時間ノイズ除去の結果を適用させる範囲を拡げることが可能となる。
【００３５】
なお、上述した画像ノイズ除去装置の各構成は、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩ等と称される）として実現される。これらの構成は、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別の技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の画像ノイズ除去装置及び方法は、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の動画像の撮影が可能な撮影装置等に利用可能であり、特に動画像に含まれるノイズに対して時間ノイズ除去を効果的に行いたい場合等に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１０、５０  端子
２０  空間ノイズ除去部
３０  時間ノイズ除去部
４０  バッファ
５０  時間ノイズ除去結果判定部
５１  画素値範囲設定部
５２  範囲判定部
５１１  ＭＡＸ選択部
５１２  ＭＩＮ選択部
５１３、５１４  加算器
５１５  マージン設定部
５１６  差分絶対値計算部
５１７  差分値計算部
５２１  比較器
５２２  選択器
【図１】
2010073488.tif 000003
【図２】
2010073488.tif 000004
【図３】
2010073488.tif 000005
【図４】
2010073488.tif 000006
【図５】
2010073488.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月30日(2010.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像ノイズ除去装置及び方法に関し、より特定的には、動画像に含まれるノイズの効果的な除去を容易に行うことができる画像ノイズ除去装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置で撮影された動画像には、撮影環境やイメージセンサの特性に起因するノイズが含まれている。このノイズには、光ショットノイズ、ダークノイズ、固定パターンノイズ、及び回路ノイズ等の種類がある。これらのノイズが原因で画像の品質（画質）が劣化するため、動画像に含まれるノイズを除去（又は低減）するノイズ除去（Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ＮＲ）処理が行われる。
【０００３】
ノイズ除去の方法としては、処理対象である対象画素の画素値を、対象画素の近傍にある近傍画素の画素値を用いて平滑化する方法がよく知られている。この平滑化には、例えば、対象画素及び近傍画素の全画素値の平均値を求める方法や、対象画素及び近傍画素の全画素値の中央値を求める方法（メディアンフィルタ）が用いられる。これらの方法は、１つの画像フレーム内の画素値を用いて空間方向に処理が行われるので、空間ノイズ除去と称される。
【０００４】
また、動画像に関しては、対象画素の画素値を、時間方向に連続する複数の画像間の相関を用いて平滑化する方法が知られている。この平滑化には、例えば、対象画素の画素値と時間的に前に存在する画像の同座標の画素値とを加重平均する方法が用いられる。この方法は、複数の画像フレーム内の画素値を用いて時間方向に処理が行われるので、時間ノイズ除去と称される。
【０００５】
さらには、この空間ノイズ除去と時間ノイズ除去とを組み合わせた方式として、動画像の動き検出の結果を用いて、対象画素が静止画像領域にあれば時間ノイズ除去を選択し、対象画素が移動画像領域にあれば空間ノイズ除去を選択する技術が存在する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２４８１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した空間ノイズ除去と時間ノイズ除去とを切り替える方式でも、時間ノイズ除去の効果を高めるためには、動画像の時間方向に平滑化処理を強くかけることが必要となる。しかし、動画像の時間方向に平滑化処理を強くかけると、移動画像領域の周辺で残像が発生して画質の低下を引き起こす。このように、移動画像領域において残像の発生を抑えることと、動画像の時間方向に対して平滑化処理を強くかけることとが、トレードオフの関係にあるため、動画像に対して時間ノイズ除去の効果を十分高めることができないという課題がある。
【０００８】
それ故に、本発明の目的は、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることができる、画像ノイズ除去装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の画像ノイズ除去装置は、現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去部と、現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去部と、入力画像の画素値と、空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する画素値範囲設定部と、時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値が、画素値範囲内にある場合には時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値を、画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定部とを備えている。
【００１０】
画素値範囲設定部は、入力画像の画素値と空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分値を算出する差分値算出部と、予め設定された空間ノイズ除去用マージン率及び入力画像用マージン率に、差分値をそれぞれ乗算して、２つのマージン値を求めるマージン設定部と、差分値の符号に応じて、２つのマージン値の一方を入力画像の画素値に加算して画素値範囲の最大値を求め、２つのマージン値の他方を入力画像の画素値に加算して画素値範囲の最小値を求める加算部とで構成することができる。
【００１１】
また、画素値範囲設定部は、入力画像の画素値と空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とを比較し、画素値範囲の最大値及び最小値を選択する選択部と、マージン値が予め設定されているマージン設定部と、マージン値を画素値範囲の最大値及び最小値にそれぞれ加算する加算部とで構成してもよい。この構成において、入力画像の画素値と空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分絶対値を算出する差分絶対値算出部をさらに備えれば、差分絶対値を乗算したマージン値を加算部に与えることができる。
【００１２】
上述した画像ノイズ除去装置の各構成が行う処理は、一連の処理手順を与える画像ノイズ除去方法として捉えることができる。この方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。また、上述した画像ノイズ除去装置の各構成は、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明によれば、ノイズ除去前の画素値と空間ノイズが除去された画素値とに基づいて、時間ノイズ除去処理の信頼性を判断することによって、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一実施形態に係る画像ノイズ除去装置の構成を示す図
【図２】時間ノイズ除去結果判定部５０の詳細な構成例を示す図
【図３】画素値範囲設定部５１の具体的な構成例１を示す図
【図４】画素値範囲設定部５１の具体的な構成例２を示す図
【図５】画素値範囲設定部５１の具体的な構成例３を示す図
【図６】画素値範囲設定部５１の具体的な構成例４を示す図
【図７】範囲判定部５２の具体的な構成例を示す図
【図８】本発明の画像ノイズ除去装置が行う処理の概念を説明するための図
【図９】本発明の画像ノイズ除去方法の手順を説明するフローチャート
【図１０】構成例４の画素値範囲設定部５１が行う図９のステップＳ９４における詳細なフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態に係る画像ノイズ除去装置の構成を示す図である。図１において、本実施形態の画像ノイズ除去装置は、空間ノイズ除去部２０と、時間ノイズ除去部３０と、バッファ４０と、時間ノイズ除去結果判定部５０とを備える。
【００１６】
まず、上記構成による本発明の画像ノイズ除去装置の概要を説明する。
動画像は、入力端子１０を介して、空間ノイズ除去部２０、時間ノイズ除去部３０、及び時間ノイズ除去結果判定部５０に、それぞれ入力される。空間ノイズ除去部２０は、入力される動画像の各画素について、対象画素の画素値及び近傍画素の画素値を用いた平滑化処理によって、１画像フレーム内の空間方向に関するノイズ除去を行う。時間ノイズ除去部３０は、入力される動画像の各画素について、現画像フレームにおける対象画素の画素値及びバッファ４０に保持されている時間的に１つ前の画像フレームにおける同座標の画素値を用いた平滑化処理によって、２つの画像フレーム間の時間方向に関するノイズ除去を行う。
【００１７】
時間ノイズ除去結果判定部５０は、入力される動画像の画素値（以下、入力画素値Ｐｉｎと記す）と、空間ノイズ除去部２０から出力される入力画素値Ｐｉｎから空間ノイズが除去された画素値（以下、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒと記す）と、時間ノイズ除去部３０から出力される入力画素値Ｐｉｎから時間ノイズが除去された画素値（以下、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒと記す）とを入力し、これらの画素値の大きさに基づいて定まる画素値（以下、出力画素値Ｐｏｕｔと記す）をノイズ除去の結果として出力端子６０に出力する。この時間ノイズ除去結果判定部５０から出力される出力画素値Ｐｏｕｔは、バッファ４０に一時的に保持されて、時間ノイズ除去部３０の処理に順次利用される。
【００１８】
次に、時間ノイズ除去結果判定部５０の具体的な動作を説明する。
図２は、図１に示す時間ノイズ除去結果判定部５０の詳細な構成例を示す図である。図２において、時間ノイズ除去結果判定部５０は、画素値範囲設定部５１と、範囲判定部５２とを備える。
【００１９】
画素値範囲設定部５１は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒを入力して、２つのうち大きい画素値を最大値ＭＡＸとし、２つのうち小さい画素値を最小値ＭＩＮとして、範囲判定部５２へ出力する。この画素値範囲設定部５１には、例えば図３〜図６に示す具体的な構成が考えられる。
【００２０】
＜構成例１＞
図３に示す画素値範囲設定部５１は、ＭＡＸ選択部５１１及びＭＩＮ選択部５１２を構成に含む。ＭＡＸ選択部５１１は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒのうちの大きい画素値を出力する。ＭＩＮ選択部５１２は、入力画素値Ｐｉｎ及び空間ＮＲ画素値Ｓｎｒのうちの小さい画素値を出力する。この構成により、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを得ることができる。
【００２１】
＜構成例２＞
図４に示す画素値範囲設定部５１は、図３の構成例１に加算器５１３、加算器５１４、及びマージン設定部５１５の構成をさらに含む。マージン設定部５１５は、予め設定されているマージン値を加算器５１３及び５１４に出力する。加算器５１３は、ＭＡＸ選択部５１１が出力する最大値ＭＡＸに、マージン値を加算又は減算する。加算器５１３は、ＭＩＮ選択部５１２が出力する最小値ＭＩＮに、マージン値を加算又は減算する。なお、マージン値は、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとで同じでもよいし、異なっていてもよい。この構成により、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを任意に変更することができる。
【００２２】
＜構成例３＞
図５に示す画素値範囲設定部５１は、図４の構成例２に差分絶対値計算部５１６の構成をさらに含む。差分絶対値計算部５１６は、入力画素値Ｐｉｎと空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとの差分絶対値を求める。マージン設定部５１５は、予め設定されているマージン値に差分絶対値計算部５１６が求めた差分絶対値を乗算した値を、加算器５１３及び５１４に出力する。この構成により、入力画素値Ｐｉｎと空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとの差分に比例させつつ、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを任意に変更することができる。
【００２３】
＜構成例４＞
図６に示す画素値範囲設定部５１は、加算器５１３、加算器５１４、マージン設定部５１５、及び差分値計算部５１７を構成に含む。差分値計算部５１７は、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒから入力画素値Ｐｉｎを減算した差分値を求める。マージン設定部５１５には、空間ＮＲ画素値用マージン率及び入力画素値用マージン率が予め設定されている。そして、マージン設定部５１５は、差分値計算部５１７が求めた差分値が正値である場合、差分値に空間ＮＲ画素値用マージン率を乗算したマージン値を最大値ＭＡＸの出力側である加算器５１３に出力し、かつ、差分値に入力画素値用マージン率を乗算したマージン値を最小値ＭＩＮの出力側である加算器５１４に出力する。一方、マージン設定部５１５は、差分値が負値である場合、差分値に入力画素値用マージン率を乗算したマージン値を加算器５１３に出力し、かつ、差分値に空間ＮＲ画素値用マージン率を乗算したマージン値を加算器５１４に出力する。この構成により、入力画素値Ｐｉｎと空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとの差分に比例させつつ、最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを任意に変更することができる。なお、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとで増減方向を異ならせたい場合には、空間ＮＲ画素値用マージン率及び入力画素値用マージン率のいずれかをマイナス符号にすればよい。
【００２４】
再び図２を参照する。範囲判定部５２は、最大値ＭＡＸ、最小値ＭＩＮ、及び時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを入力し、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間にあれば時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが最大値ＭＡＸ以上であれば最大値ＭＡＸを、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが最小値ＭＩＮ以下であれば最小値ＭＩＮを、出力画素値Ｐｏｕｔとして出力する。図７に、この範囲判定部５２の具体的な構成例を示す。図７において、比較器５２１は、「＋端子」に入力される画素値が「−端子」に入力される画素値よりも大きい場合に論理値「１」を、それ以外の場合には論理値「０」を、比較信号として出力する。選択器５２２は、比較器５２１から出力される比較信号に従って、論理値「１」の場合には「１端子」に入力される画素値を、論理値「０」の場合には「０端子」に入力される画素値を、選択して出力する。
【００２５】
上述した構成により、移動画像領域の残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることが可能となる原理について説明する。本発明は、以下に示す仮定を真として処理を行っている。
【００２６】
理想的な空間ノイズ除去の結果と理想的な時間ノイズ除去の結果とは一致する、という仮定である。ここで言う「理想的」とは、完全にノイズを除去することを意味している。つまり、対象画素のノイズ成分を完全に除去できるのであれば、その手段が空間ノイズによる除去であろうと時間ノイズによる除去であろうと関係なく、結果としてノイズがゼロである本来の画素値が得られるという仮定に基づくものである。
【００２７】
実際には、理想的なノイズ除去は困難であるため、空間ノイズ除去の結果と時間ノイズ除去の結果とを一致させるのは困難である。しかし、空間及び時間共に正しくノイズを除去する方向に作用しているのであれば、ノイズ除去前の画素値とノイズ完全除去後の本来の画素値とで表される画素値の範囲に、空間ノイズが除去された画素値及び時間ノイズが除去された画素値の両方が含まれることになる。図８は、この概念を容易に理解できるように、各画素値を１次元軸上で表現した図である。この図８では、ノイズ成分により、本来の画素値Ｐが入力画素値Ｐｉｎへと小さくなっている（ノイズ成分がマイナスの画素値を持っている）場合を示している。
【００２８】
上記解釈では、入力画素値Ｐｉｎから画素値Ｐで示される範囲ｙに、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒも時間ＮＲ画素値Ｔｎｒも入ることになる。今回の発明では、まず、入力画素値Ｐｉｎ（この例では最小値ＭＩＮ）と空間ＮＲ画素値Ｓｎｒ（この例では最大値ＭＡＸ）とによって画素値の範囲ｘを決定し、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒがこの範囲ｘに入るかどうかの判定を行っている。時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが範囲ｘ内に入っているのであれば、時間ノイズ除去及び空間ノイズ除去は共に正しくノイズを除去する方向に作用しているものとみなし、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒをそのまま出力結果とする（図８の（ａ））。また、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが範囲ｘの上限である最大値ＭＡＸ以上となる場合も、時間ノイズ除去及び空間ノイズ除去は共に正しくノイズを除去する方向に作用しているものとみなせるが、時間ノイズ除去を強くかけ過ぎると残像を発生させる可能性があるため、最大値ＭＡＸを出力結果とする（図８の（ｂ））。一方、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが範囲ｘの下限である最小値ＭＩＮ以下となる場合は、時間ノイズ除去と空間ノイズ除去とが相反する方向に作用しておりいずれの処理も信頼度が低いと判断し、ノイズ除去前の最小値ＭＩＮを出力結果とする（図８の（ｃ））。
【００２９】
このように、時間ノイズ除去の処理を適用するのか否かを、ノイズ除去前の入力画素値Ｐｉｎと、比較的信頼性が高い空間ノイズが除去された空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとに基づいて判断しているので、移動画像領域の残像の発生を抑えることも、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることも、最適な状況で実施することができる。
【００３０】
図９は、上述した画像ノイズ除去装置が行う画像ノイズ除去方法の手順を説明するフローチャートである。なお、この図９では、１画像フレーム内の画素を処理する手順を示している。よって、複数の画像フレームを連続して処理する場合には、図９に示す手順を各画像フレームについて繰り返し行えばよい。
【００３１】
入力画素値Ｐｉｎが入力されると（Ｓ９１）、空間ノイズ除去部２０において、入力画素値Ｐｉｎから空間ノイズを除去した空間ＮＲ画素値Ｓｎｒが算出される（Ｓ９２）。また、時間ノイズ除去部３０において、入力画素値Ｐｉｎから時間ノイズを除去した時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが算出される（Ｓ９３）。次に、時間ノイズ除去結果判定部５０において、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒ、入力画素値Ｐｉｎ、及び所定のマージン値から最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮが求められ、範囲ｘが設定される（Ｓ９４）。そして、時間ノイズ除去結果判定部５０において、時間ＮＲ画素値Ｔｎｒと範囲ｘとが比較されて（Ｓ９５、Ｓ９６）、ＭＩＮ＜Ｔｎｒ＜ＭＡＸであれば時間ＮＲ画素値Ｔｎｒが（Ｓ９７）、ＭＡＸ≦Ｔｎｒであれば最大値ＭＡＸが（Ｓ９８）、Ｔｎｒ≦ＭＩＮであれば最小値ＭＩＮが（Ｓ９９）、出力画素値Ｐｏｕｔとして出力される。この出力画素値Ｐｏｕｔは、バッファ４０に保持される（Ｓ１００）。これらの処理が１画像フレーム内の全画素について繰り返し行われる（Ｓ１０１）。
【００３２】
図１０は、上記構成例４による画素値範囲設定部５１（図６）において、図９のステップＳ９４で行われる範囲ｘの詳細な設定手順を説明するフローチャートである。
まず、差分値計算部５１７において、差分値Ｄ（＝Ｓｎｒ−Ｐｉｎ）が算出される（Ｓ９４１）。次に、マージン設定部５１５において、差分値Ｄに空間ＮＲ画素値用マージン率ｓｍ（正値）を乗算したマージン値Ａ（＝Ｄ×ｓｍ）、及び差分値Ｄに入力画素値用マージン率ｐｍ（正値）とマイナス１とを乗算したマージン値Ｂ（＝Ｄ×ｐｍ×−１）を、それぞれ算出する（Ｓ９４２、Ｓ９４３）。そして、マージン設定部５１５において差分値Ｄの符号を判定し（Ｓ９４４）、差分値Ｄが正値であれば、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ａを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ａ）を最大値ＭＡＸと、かつ、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ｂを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ｂ）を最小値ＭＩＮとして出力し（Ｓ９４５、Ｓ９４６）、差分値Ｄが負値であれば、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ｂを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ｂ）を最大値ＭＡＸと、かつ、入力画素値Ｐｉｎにマージン値Ａを加算した値（＝Ｐｉｎ＋Ａ）を最小値ＭＩＮとして出力する（Ｓ９４７、Ｓ９４８）。
【００３３】
以上のように、本発明の一実施形態に係る画像ノイズ除去装置及び方法によれば、ノイズ除去前の入力画素値Ｐｉｎと空間ノイズが除去された空間ＮＲ画素値Ｓｎｒとに基づいて、時間ノイズ除去処理の信頼性を判断する。これにより、時間ノイズ除去処理の信頼性が高い場合にだけ時間ノイズが除去された時間ＮＲ画素値Ｔｎｒを出力できるので、移動画像領域の残像の発生を抑えつつ、動画像に時間ノイズ除去を強くかけることが可能となる。
【００３４】
特に、上記構成例２〜４による画素値範囲設定部５１を用いた構成では、空間ＮＲ画素値Ｓｎｒ（最大値ＭＡＸ）と入力画素値Ｐｉｎ（最小値ＭＩＮ）とで異なるマージン値を設定することができる。これにより、画像ボケの発生を抑えるために、ノイズを完全に除去できないレベルで空間ノイズ除去を行っているような場合でも、時間ノイズ除去を判定する際に用いる最大値ＭＡＸ側の値だけを大きくすることができる（図８の（ｄ））。よって、動画像に時間ノイズ除去を強くかけたい場合でも、移動画像領域における残像の発生を抑えつつ、時間ノイズ除去の結果を適用させる範囲を拡げることが可能となる。
【００３５】
なお、上述した画像ノイズ除去装置の各構成は、典型的には集積回路であるＬＳＩ（集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、又はウルトラＬＳＩ等と称される）として実現される。これらの構成は、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別の技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の画像ノイズ除去装置及び方法は、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の動画像の撮影が可能な撮影装置等に利用可能であり、特に動画像に含まれるノイズに対して時間ノイズ除去を効果的に行いたい場合等に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１０、５０  端子
２０  空間ノイズ除去部
３０  時間ノイズ除去部
４０  バッファ
５０  時間ノイズ除去結果判定部
５１  画素値範囲設定部
５２  範囲判定部
５１１  ＭＡＸ選択部
５１２  ＭＩＮ選択部
５１３、５１４  加算器
５１５  マージン設定部
５１６  差分絶対値計算部
５１７  差分値計算部
５２１  比較器
５２２  選択器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去装置であって、
現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去部と、
現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、前記入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去部と、
前記入力画像の画素値と、前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する画素値範囲設定部と、
前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値が、前記画素値範囲内にある場合には前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値を、前記画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、前記画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定部とを備える、画像ノイズ除去装置。
【請求項２】
前記画素値範囲設定部は、
前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分値を算出する差分値算出部と、
予め設定された空間ノイズ除去用マージン率及び入力画像用マージン率に、前記差分値をそれぞれ乗算して、２つのマージン値を求めるマージン設定部と、
前記差分値の符号に応じて、前記２つのマージン値の一方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最大値を求め、前記２つのマージン値の他方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最小値を求める加算部とを備える、請求項１に記載の画像ノイズ除去装置。
【請求項３】
前記画素値範囲設定部は、
前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とを比較し、前記画素値範囲の最大値及び最小値を選択する選択部と、
マージン値が予め設定されているマージン設定部と、
前記マージン値を前記画素値範囲の最大値及び最小値にそれぞれ加算する加算部とを備える、請求項１に記載の画像ノイズ除去装置。
【請求項４】
前記画素値範囲設定部は、前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値との差分絶対値を算出する差分絶対値算出部をさらに備え、
前記マージン設定部は、前記予め設定されたマージン値に前記差分絶対値を乗算したマージン値を前記加算部に与える、請求項３に記載の画像ノイズ除去装置。
【請求項５】
画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去方法であって、
現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去ステップと、
現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、前記入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去ステップと、
前記入力画像の画素値と、前記空間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する範囲設定ステップと、
前記時間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値が、前記画素値範囲内にある場合には前記時間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値を、前記画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、前記画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定ステップとを含む、画像ノイズ除去方法。
【請求項６】
前記範囲設定ステップは、
前記入力画像の画素値と前記空間ノイズ除去ステップが出力する画像の画素値との差分値を算出する差分値算出ステップと、
予め設定された空間ノイズ除去用マージン率及び入力画像用マージン率に、前記差分値をそれぞれ乗算して、２つのマージン値を求めるマージン設定ステップと、
前記差分値の符号に応じて、前記２つのマージン値の一方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最大値を求め、前記２つのマージン値の他方を前記入力画像の画素値に加算して前記画素値範囲の最小値を求める加算ステップとを含む、請求項５に記載の画像ノイズ除去方法。
【請求項７】
画像に含まれるノイズを除去する画像ノイズ除去装置に用いられる集積回路であって、
現画像フレーム内における空間方向での画素値の平滑化によって、入力画像からノイズを除去する空間ノイズ除去部、
現画像フレームと１つ前の画像フレームとの間における時間方向での画素値の平滑化によって、前記入力画像からノイズを除去する時間ノイズ除去部、
前記入力画像の画素値と、前記空間ノイズ除去部が出力する画像の画素値とから、画素値範囲を設定する画素値範囲設定部、及び
前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値が、前記画素値範囲内にある場合には前記時間ノイズ除去部が出力する画像の画素値を、前記画素値範囲の最大値より大きい場合には当該最大値を、前記画素値範囲の最小値より小さい場合には当該最小値を、それぞれ出力する範囲判定部、として機能する回路を集積する、集積回路。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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