(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像に対しエッジ強調処理を行うエッジ強調手段と、
原画像に対しノイズ除去処理を行うノイズ除去手段と、
ノイズ除去処理された画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張するように画像の変換を行う入出力変換手段と、
前記入出力変換手段によって変換された画像とエッジ強調処理された画像とを乗算処理する乗算手段と、
乗算処理により低輝度部分で弱く高輝度部分で強くエッジ強調された画像とノイズ除去処理された画像とを加算処理する加算手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記入出力変換手段は、非線形処理を行い、ノイズ除去処理された画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張するように入出力特性を非線形に変換すること
を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記入出力変換手段は、ノイズ除去処理された画像の輝度信号が閾値以下である低輝度部分の画像信号を圧縮し、閾値より大きい高輝度部分の画像信号を伸張するように画像の変換を行うこと
を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記入出力変換手段は、線形処理を行い、ノイズ除去処理された画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張するように入出力特性を線形に変換すること
を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】
コンピュータを、
原画像に対しエッジ強調処理を行うエッジ強調手段、
原画像に対しノイズ除去処理を行うノイズ除去手段、
ノイズ除去処理された画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張するように画像の変換を行う入出力変換手段、
前記入出力変換手段によって変換された画像とエッジ強調処理された画像とを乗算処理する乗算手段、
乗算処理により低輝度部分で弱く高輝度部分で強くエッジ強調された画像とノイズ除去処理された画像とを加算処理する加算手段
として機能させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像のエッジを強調する画像エッジ処理は、画像の空間周波数の高周波成分を強調することにより行われる。画像エッジ処理は、画像の濃度値に関係なく、画像全体に一様な重みを作用させて空間周波数の高い成分を単純に強調すると、ノイズ成分もまた強調されることが知られていた。
【０００３】
また、Ｓ／Ｎ比の低い低輝度部分とＳ／Ｎ比の高い高輝度部分に一様なエッジ強調処理を行うと、低輝度部分のノイズが強調されてＳ／Ｎ比が一層低下し、画面全体として見た場合、画質が劣化することが知られていた。
【０００４】
従来、原画像に含まれるノイズ成分の強調を抑制してエッジを強調、すなわち、Ｓ／Ｎ比の低い低輝度部分で弱いエッジ強調を行い、Ｓ／Ｎ比の高い高輝度部分で強いエッジ強調を行う画像処理装置は知られている（例えば特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、映像や画像のノイズを除去する画像処理装置は画像の濃度値に関係なく、画像全体に一様な重みを作用させて空間周波数の高い成分を単純に抑制するだけなので、エッジ成分もまた除去されるという問題があった。例えば低輝度部分ではセンサが受光する光量が少ないため、ノイズが多い。このノイズが多い低輝度部分と、ノイズが少ない高輝度部分とに一様に行うノイズ除去処理では、高輝度部分のエッジが除去されて、画面全体として見た場合に画質が劣化する。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、画像からエッジを損なわずにノイズを除去できる画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、原画像に対しエッジ強調処理を行うエッジ強調手段と、原画像に対しノイズ除去処理を行うノイズ除去手段と、ノイズ除去処理された画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張するように画像の変換を行う入出力変換手段と、前記入出力変換手段によって変換された画像とエッジ強調処理された画像とを乗算処理する乗算手段と、乗算処理により低輝度部分で弱く高輝度部分で強くエッジ強調された画像とノイズ除去処理された画像とを加算処理する加算手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像からエッジを損なわずにノイズを除去できる画像処理装置及び画像処理プログラムを提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＰＣの一例のハードウェア構成図である。
【図２】本実施の形態における画像処理装置の一例の機能構成図である。
【図３】非線形回路の入出力関係の一例を示すグラフ図である。
【図４】各機能ブロックが扱う画像データの一例のイメージ図である。
【図５】本実施の形態における画像処理装置の他の例の機能構成図である。
【図６】切替回路の入出力関係の一例を示すグラフ図である。
【図７】本実施の形態における画像処理装置の他の例の機能構成図である。
【図８】線形回路の入出力関係の一例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本実施の形態における画像処理装置は、映像や画像のノイズを除去する機器や装置などであればよい。例えばコンピュータ、プリンタ、複合機やＦＡＸ、コピー機などは、画像処理装置の一例である。
【００１２】
（ハードウェア構成図）
画像処理装置は例えば図１に示すようなＰＣ（パーソナルコンピュータ）１０により実現される。図１はＰＣの一例のハードウェア構成図である。ＰＣ１０はバス１８で相互に接続された入力装置１１、出力装置１２、記録媒体読取装置１３、補助記憶装置１４、主記憶装置１５、演算処理装置１６及びインタフェース装置１７を有する構成である。
【００１３】
入力装置１１はキーボードやマウス等である。入力装置１１は各種信号を入力するために用いられる。出力装置１２はディスプレイ装置等である。出力装置１２は各種ウインドウやデータ等を表示するために用いられる。インタフェース装置１７は、モデム、ＬＡＮカード等である。インタフェース装置１７はＬＡＮやインターネット等のネットワークに接続するために用いられる。
【００１４】
画像処理装置を実現するプログラムは、例えば記録媒体１９の配布やネットワーク等からのダウンロードなどによって提供される。画像処理プログラムは画像処理装置を実現するプログラムの少なくとも一部である。
【００１５】
記録媒体１９はＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。
【００１６】
プログラムを記録した記録媒体１９が記録媒体読取装置１３にセットされると、プログラムは記録媒体１９から記録媒体読取装置１３を介して補助記憶装置１４にインストールされる。ネットワーク等からダウンロードされたプログラムはインタフェース装置１７を介して補助記憶装置１４にインストールされる。
【００１７】
補助記憶装置１４はプログラム、必要なファイル、データ等を格納する。主記憶装置１５はプログラムの起動時に補助記憶装置１４からプログラムを読み出して格納する。演算処理装置１６は主記憶装置１５に格納されたプログラムに従って各種機能を実現する。
【００１８】
図２は本実施の形態における画像処理装置の一例の機能構成図である。画像処理装置２０は、エッジ強調回路２１、ノイズ除去回路２２、非線形回路２３、乗算回路２４、加算回路２５を有する。
【００１９】
エッジ強調回路２１及びノイズ除去回路２２はセンサ（図示せず）等から得られた原画像が入力される。エッジ強調回路２１は入力された原画像をエッジ強調する。エッジ強調回路２１は例えばラプラス演算素子を画面全体の各画素に作用させるテンプレート処理することにより２次元のエッジ検出されたエッジ強調画像を得る。エッジ強調回路２１のテンプレート処理は例えばラプラシアンフィルタ処理を利用できる。
【００２０】
ノイズ除去回路２２は入力された原画像からノイズ除去する。ノイズ除去回路２２は例えば平均素子を画面全体の各画素に作用させるテンプレート処理することにより、２次元のノイズ除去されたノイズ除去画像を得る。ノイズ除去回路２２のテンプレート処理は例えば移動平均フィルタ処理を利用できる。
【００２１】
非線形回路２３はノイズ除去画像を非線形処理し、入出力変換を行う。非線形回路２３はノイズ除去画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸長するように、入出力特性を非線形に変換する入出力変換器として機能する。非線形回路２３は例えばルック・アップ・テーブル（ＬＵＴ）で構成される。
【００２２】
乗算回路２４はエッジ強調回路２１でエッジ強調されたエッジ強調画像と非線形回路２３で非線形処理されたノイズ除去画像とを乗算する。加算回路２５は非線形処理されたノイズ除去画像と乗算回路２４で乗算処理されたエッジ強調画像と、ノイズ除去画像とを加算して出力する。
【００２３】
図３は非線形回路の入出力関係の一例を示すグラフ図である。非線形回路２３はノイズ除去回路２２の出力であるノイズ除去画像と非線形回路２３の出力である非線形処理されたノイズ除去画像との入出力特性を図３に示すような非線形とする。非線形回路２３は図３に示す入出力特性により、ノイズ除去画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張できる。つまり、非線形回路２３で非線形処理されたノイズ除去画像は低輝度部分で振幅が小さく、高輝度部分で振幅が大きくなる。したがって、乗算回路２４ではノイズが多い低輝度部分で弱いエッジ強調が行われ、ノイズの少ない高輝度部分で強いエッジ強調が行われる。
【００２４】
乗算回路２４でエッジ強調がされたエッジ強調画像は加算回路２５に送信され、ノイズ除去画像と加算される。結果として、加算回路２５からはノイズが除去された上、低輝度部分で弱いエッジ強調が行われ、高輝度部分で強いエッジ強調が行われた出力画像を得られる。このように、本実施の形態の画像処理装置２０は原画像のエッジを損なわずにノイズを除去できる。
【００２５】
図４は各機能ブロックが扱う画像データの一例のイメージ図である。ここでは図２に示した各機能ブロックの動作を図４の画像データとの関連において説明する。
【００２６】
エッジ強調回路２１及びノイズ除去回路２２はセンサ（図示せず）等から得られた例えば図４（Ａ）に示す画像データＡが入力される。エッジ強調回路２１は、入力された画像データＡをエッジ強調し、２次元のエッジ検出された図４（Ｂ）に示すエッジ強調画像を画像データＢとして出力する。画像データＢはエッジ強調処理により低輝度部分である左側のノイズが強調された様子を表している。
【００２７】
ノイズ除去回路２２は入力された画像データＡをノイズ除去し、２次元のノイズ除去された図４（Ｃ）に示すノイズ除去画像を画像データＣとして出力する。画像データＣはノイズ除去処理によりエッジ成分が除去された様子を表している。
【００２８】
非線形回路２３は画像データＣが入力される。非線形回路２３は入力された画像データＣをＬＵＴにより低輝度部分の画像信号を小さく圧縮し、高輝度部分の画像信号を大きく伸長する。
【００２９】
乗算回路２４は画像データＢと、非線形回路２３により非線形処理された画像データＣとが入力される。乗算回路２４は画像データＢと非線形回路２３により非線形処理された画像データＣとを乗算する。非線形処理された画像データＣは、低輝度部分の画像信号が小さく圧縮され、高輝度部分の画像信号が大きく伸長された画像データである。
【００３０】
乗算回路２４は、画像データＢのノイズが強調された部分である低輝度部分で振幅が小さく、高輝度部分で振幅が大きい、換言すれば低輝度部分で弱いエッジ強調が、高輝度部分で強いエッジ強調が行われた図４（Ｄ）に示すエッジ強調画像を画像データＤとして出力する。
【００３１】
加算回路２５は、画像データＣと画像データＤとを加算して図４（Ｅ）に示すような画像データＥを出力する。加算回路２５はノイズ除去処理によりエッジ成分が除去された画像データＣと、低輝度部分で弱いエッジ強調、高輝度部分で強いエッジ強調が行われた画像データＤとを加算することにより、低輝度部分で強いノイズ除去、高輝度部分で弱いノイズ除去を施している。したがって、画像データＥは原画像のエッジを損なわずにノイズが抑えられた画像となる。
【００３２】
図５は本実施の形態における画像処理装置の他の例の機能構成図である。画像処理装置２０Ａは、エッジ強調回路２１、ノイズ除去回路２２、乗算回路２４、加算回路２５、閾値出力回路３１、切替回路３２を有する。画像処理装置２０Ａは図２の画像処理装置２０の非線形回路２３を閾値出力回路３１及び切替回路３２で代替したものである。ここでは図２の画像処理装置２０と同一部分について説明を省略し、閾値出力回路３１及び切替回路３２について説明する。
【００３３】
閾値出力回路３１は所定の閾値を切替回路３２に出力する。切替回路３２は閾値出力回路３１から出力された閾値と、ノイズ除去回路２２から出力されたノイズ除去画像とを入力される。切替回路３２はノイズ除去画像の輝度信号が閾値以下である場合に「０」信号を出力し、ノイズ除去画像の輝度信号が閾値より大きい場合に「１」信号を出力する。乗算回路２４はエッジ強調回路２１でエッジ強調されたエッジ強調画像と切替回路３２から出力される「０」又は「１」信号とを乗算する。
【００３４】
図６は切替回路の入出力関係の一例を示すグラフ図である。切替回路３２はノイズ除去回路２２の出力であるノイズ除去画像と切替回路３２の出力である「０」又は「１」信号との入出力特性を図６に示すような入出力特性とする。切替回路３２は図６に示す入出力特性により、ノイズ除去画像の低輝度部分の画像信号を「０」信号に圧縮し、高輝度部分の画像信号を「１」信号に伸張できる。つまり、切替回路３２で処理されたノイズ除去画像は低輝度部分で振幅が小さく、高輝度部分で振幅が大きくなる。したがって、乗算回路２４ではノイズが多い低輝度部分で弱いエッジ強調が行われ、ノイズの少ない高輝度部分で強いエッジ強調が行われる。
【００３５】
乗算回路２４でエッジ強調がされたエッジ強調画像は加算回路２５に送信され、ノイズ除去画像と加算される。結果として、加算回路２５からはノイズが除去された上、低輝度部分で弱いエッジ強調が行われ、高輝度部分で強いエッジ強調が行われた出力画像を得られる。このように、本実施の形態の画像処理装置２０Ａは原画像のエッジを損なわずにノイズを除去できる。また、本実施の形態の画像処理装置２０Ａは画像処理装置２０よりも小さい規模の回路又はプログラムで実現できる。
【００３６】
図７は本実施の形態における画像処理装置の他の例の機能構成図である。画像処理装置２０Ｂは、エッジ強調回路２１、ノイズ除去回路２２、乗算回路２４、加算回路２５、線形回路４１を有する。画像処理装置２０Ｂは図２の画像処理装置２０の非線形回路２３を線形回路４１で代替したものである。ここでは図２の画像処理装置２０と同一部分について説明を省略し、線形回路４１について説明する。
【００３７】
線形回路４１はノイズ除去画像を線形処理し、入出力変換を行う。線形回路４１はノイズ除去画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸長するように入出力特性を線形に変換する入出力変換器として機能する。乗算回路２４はエッジ強調回路２１でエッジ強調されたエッジ強調画像と線形回路４１で線形処理されたノイズ除去画像とを乗算する。
【００３８】
図８は線形回路の入出力関係の一例を示すグラフ図である。線形回路４１はノイズ除去回路２２の出力であるノイズ除去画像と線形回路４１の出力である線形処理されたノイズ除去画像との入出力特性を図８に示すような線形とする。線形回路４１は図８に示す入出力特性により、ノイズ除去画像の低輝度部分の画像信号を圧縮し、高輝度部分の画像信号を伸張できる。つまり、線形回路４１で線形処理されたノイズ除去画像は低輝度部分で振幅が小さく、高輝度部分で振幅が大きくなる。したがって、乗算回路２４ではノイズが多い低輝度部分で弱いエッジ強調が行われ、ノイズの少ない高輝度部分で強いエッジ強調が行われる。
【００３９】
乗算回路２４でエッジ強調がされたエッジ強調画像は加算回路２５に送信され、ノイズ除去画像と加算される。結果として、加算回路２５からはノイズが除去された上、低輝度部分で弱いエッジ強調が行われ、高輝度部分で強いエッジ強調が行われた出力画像を得られる。このように、本実施の形態の画像処理装置２０Ｂは原画像のエッジを損なわずにノイズを除去できる。また、本実施の形態の画像処理装置２０Ｂは画像処理装置２０、２０Ａよりも小さい規模の回路又はプログラムで実現できる。
【００４０】
（まとめ）
本実施の形態によれば、低輝度部分で強いノイズ除去、高輝度部分で弱いノイズ除去を施すことができ、原画像のエッジを損なわずにノイズが抑えられた良質の画像を得ることができる。言い換えれば、本実施の形態によれば原画像の高輝度部分に含まれるエッジ成分の除去を抑制し、且つ、低輝度部分に含まれるノイズ成分の除去を行うことができる。
【００４１】
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００４２】
なお、特許請求の範囲に記載したエッジ強調手段はエッジ強調回路２１に相当する。ノイズ除去手段はノイズ除去回路２２に相当する。入出力変換手段は非線形回路２３、切替回路３２、線形回路４１に相当する。乗算手段は乗算回路２４に相当する。加算手段は加算回路２５に相当する。
【符号の説明】
【００４３】
１０    ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
１１    入力装置
１２    出力装置
１３    記録媒体読取装置
１４    補助記憶装置
１５    主記憶装置
１６    演算処理装置
１７    インタフェース装置
１８    バス
１９    記録媒体
２０、２０Ａ、２０Ｂ    画像処理装置
２１    エッジ強調回路
２２    ノイズ除去回路
２３    非線形回路
２４    乗算回路
２５    加算回路
３１    閾値出力回路
３２    切替回路
４１    線形回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開平５−１２８７３９号公報
【図１】
0005849534.tif 000002
【図２】
0005849534.tif 000003
【図３】
0005849534.tif 000004
【図５】
0005849534.tif 000005
【図６】
0005849534.tif 000006
【図７】
0005849534.tif 000007
【図８】
0005849534.tif 000008
【図４】
0005849534.tif 000009