(57)【要約】【課題】  加重平均処理の処理コストを低減する技術を提供する。【解決手段】  本発明の画像処理装置は、画像データの着目画素と複数の周辺画素とを、予め定められた重み係数で加重平均することにより、空間周波数フィルタ処理を実施する装置である。この画像処理装置は、差分部、差分加重部、除算部、および加算部を備える。差分部は、周辺画素Ｓｎと着目画素Ｔとの差分値（Ｓｎ−Ｔ）を算出する。差分加重部は、これら差分値（Ｓｎ−Ｔ）を「周辺画素の重み係数Ｗｎ」で重み付け加算し、下記の加重和Ｓを求める。【選択図】      図２
2006033473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データの着目画素と複数の周辺画素とを、予め定められた重み係数で加重平均する画像処理装置であって、
前記周辺画素と前記着目画素との差分値を算出する差分部と、
前記差分値を「前記周辺画素の前記重み係数」で重み付け加算して、前記差分値の加重和を求める差分加重部と、
前記差分値の加重和を、予め定められた母数で割って除算値を算出する除算部と、
前記着目画素に前記除算値を加算した値を加重平均値として出力する加算部と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記差分加重部は、前記差分値がゼロの場合、前記差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および／または加算処理を省略する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記母数は、２のｐ乗値であり（ただしｐは自然数）、
前記除算部は、ｐビットシフトダウンにより除算を実施する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理装置において、
前記除算部は、
前記重み係数の総和よりも母数（２のｐ乗値）を大きく設定し、
（２のｐ乗値）／（前記重み係数の総和）の補正係数を求め、
前記加重和に前記補正係数を乗算して加重和補正値を求め、
前記加重和補正値をｐビットシフトダウンして前記除算値を得る
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記差分加重部は、前記差分部の算出した『前記周辺画素と前記着目画素との差分値』を、前記重み係数の調整に使用する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
前記差分加重部は、前記画像データのノイズ量に影響を及ぼす撮影時の情報に応じて、前記重み係数を変更する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の前記差分部、前記差分加重部、前記除算部、および前記加算部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、画像データの画素値の加重平均を求める演算処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像の着目画素に周辺画素を加重平均することで、画像の空間周波数特性を調整する演算処理が知られている。
【０００３】
［特許文献１］
例えば、特許文献１では、加重平均の重み係数を動的に変更することによって、画像の解像感を保ちつつ、ノイズ除去を行う技術が開示されている。
例えば、この加重平均の処理は、下記の手順で実施される。
（ステップ１）『重み係数の動的変更』
着目画素と周辺画素との差分値をそれぞれ算出し、差分値の絶対値を求める。この絶対値に正の値を加えて逆数をとり、周辺画素の重み係数とする。
（ステップ２）『加重平均』
着目画素および周辺画素に重み係数をそれぞれ乗じた上で加算する。その加算結果を重み係数の総和で割って、加重平均値を求める。
【０００４】
［特許文献２］
また、特許文献２では、加重平均の除算において、母数を２のべき乗に設定する工夫を行うことで、除算処理の処理コストを低減する技術が記載されている。
例えば、この処理は、下記の手順で実施される。
（ステップ１）『相関性による周辺画素の選別』
着目画素と周辺画素との差分値をそれぞれ算出して、相関の高い周辺画素を選別する。
（ステップ２）『着目画素と周辺画素の加算』
選別された周辺画素を、着目画素に加算して加算値を求める。
（ステップ３）『不足画素数を決定』
選別された周辺画素の数と、（２のべき乗−１）とを比較して、不足画素数を決定する。
（ステップ４）『不足画素数分を加算補正』
選別された周辺画素の標準的な値を求める。この標準的な値に不足画素数を乗じることで、不足画素数分の補正値を求める。この補正値を『（２）の加算値』に加算することで、（２のべき乗）個分を加算したに等しい画素値の和を求める。
（ステップ５）『除算処理』
加算補正済みの画素値の和に対して、除算の代わりにビットシフトダウンを行い、加重平均値を求める。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，０４１，１４５号明細書
【特許文献２】特許第３３３４７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１および特許文献２では、着目画素および周辺画素の画素値を直に累積加算する。そのため、加算値の桁数が大きくなりやすいなど、ハードウェア化に際して回路規模が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１および特許文献２の加重平均処理では、着目画素と周辺画素との差分値をまず算出する。これら差分値は、重み係数の決定に使用される。しかし、これら差分値は、それ以降の加重平均演算において有効利用されていないという点で処理に無駄があり、改良の余地があった。
【０００８】
さらに、特許文献１および特許文献２では、着目画素と周辺画素とが等しい値となる箇所についても、加重平均処理を一切省略できないという点で処理に無駄があり、改良の余地があった。
【０００９】
そこで、本発明では、加重平均処理の処理コストを低減する技術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】
【００１０】
《１》
本発明の画像処理装置は、画像データの着目画素と複数の周辺画素とを、予め定められた重み係数で加重平均する装置である。この画像処理装置は、差分部、差分加重部、除算部、および加算部を備える。
差分部は、周辺画素Ｓｎと着目画素Ｔとの差分値（Ｓｎ−Ｔ）を算出する。
差分加重部は、これら差分値（Ｓｎ−Ｔ）を「周辺画素の重み係数Ｗｎ」で重み付け加算し、下記の加重和Ｓを求める。
【数１】
2006033473.tif 000003
除算部は、差分値の加重和Ｓを、予め定められた母数Ｋで割って除算値Ｓ／Ｋを算出する。
加算部は、着目画素Ｔに除算値Ｓ／Ｋを加算した値Ｔ′を求める。
【数２】
2006033473.tif 000004
この値Ｔ′は、着目画素Ｔと周辺画素Ｓｎを下記の重み係数で加重平均した値と等しくなる。
【数３】
2006033473.tif 000005
したがって、加算部は、この値Ｔ′を、着目画素Ｔおよび周辺画素Ｓｎの加重平均値として出力する。
【００１１】
《２》
なお好ましくは、差分加重部は、ゼロとなった差分値については、その差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および／または加算処理を省略する。
【００１２】
《３》
なお好ましくは、母数Ｋを２のｐ乗値とする（ただしｐは自然数）。この場合、除算部は、ｐビットシフトダウンによる除算を行う。
【００１３】
《４》
また好ましくは、除算部は、母数を２のｐ乗値としたことの補正を、次の乗算処理により実行する。
処理１：  重み係数Ｗｎ，Ｗｔの総和よりも母数（２のｐ乗値）を大きく設定する。
処理２：  補正係数Ｃ＝（２のｐ乗値）／（重み係数の総和）を算出する。
処理３：  加重和Ｓに補正係数Ｃを乗算して加重和補正値Ｃ・Ｓを求める。
処理４：  加重和補正値Ｃ・Ｓをｐビットシフトダウンして除算値とする。
なお好ましくは、処理１および処理２については、加重平均処理ごとに繰り返す必要はなく、重み係数が変化した場合のみ行えばよい。
【００１４】
《５》
また好ましくは、差分加重部は、差分部の算出した『周辺画素と着目画素との差分値（Ｓｎ−Ｔ）』を、重み係数の調整にも使用する。
【００１５】
《６》
なお好ましくは、差分加重部は、画像データのノイズ量に影響を及ぼす撮影時の情報に応じて、重み係数を変更する。
【００１６】
《７》
本発明の画像処理プログラムは、コンピュータを、上記《１》〜《６》いずれかに記載の差分部、差分加重部、除算部、および加算部として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記説明したように、本発明では、背景技術とは異なる演算過程を経ながら、結果的に加重平均値と等価な値Ｔ′を得ることができる。
【００１８】
このとき、本発明の演算過程では、差分値の加重平均値（請求項記載の除算値に対応）を求めて着目画素Ｔに加算することで、従来の加重平均処理に比べて着目画素Ｔに重み係数Ｗｔを乗じる処理を省略することができる。
すなわち、従来必要であった１回分の乗算演算が減り、その代わりに（周辺画素数Ｎ）回分の減算演算が必要となる。
【００１９】
この処理コストの削減効果を、参考として、ペンティアム（登録商標）４を例にあげて説明する。まず、ペンティアム４における各演算の待ち時間（latency）は、
乗算演算・・・最大１８サイクル
減算・・・・・０．５サイクル
となる。
この場合、本発明の処理削減効果は、最大［１８−０．５×（周辺画素数Ｎ）］サイクルとなる。したがって、一般的な３×３画素または５×５画素の加重平均処理において、処理コストの削減効果が確実に得られる。
【００２０】
このように、本発明は、着目画素Ｔに重み係数Ｗｔを乗ずる処理を省いた分だけ、処理コストを確実に削減できる。その結果、例えば、演算時間を短縮することができる。また例えば、ハードウェア化に際して回路規模を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
《第１実施形態》
［第１実施形態の構成説明］
図１は、第１実施形態における画像処理装置１１を示す図である。
画像処理装置１１は、次の構成要件を備えて構成される。
（１）処理バッファ１２・・着目画素Ｔと、複数の周辺画素Ｓｎの画素値を保持する。
（２）差分部１３・・周辺画素Ｓｎと着目画素Ｔとの差分値（Ｓｎ−Ｔ）を算出する。
（３）差分加重部１４・・差分値（Ｓｎ−Ｔ）を周辺画素の重み係数Ｗｎで加重加算する。
（４）除算部１５・・差分値の加重和を母数Ｋで除算する。
（５）加算部１６・・着目画素に除算値を加算し、加重平均値として出力する。
【００２２】
［第１実施形態の動作説明］
図２は、画像処理装置１１の動作を説明する流れ図である。
以下、図２に示すステップ番号の順番に動作を説明する。
【００２３】
ステップＳ１：  加重平均処理を開始するに当たって、画像処理装置１１は、まず、周辺画素Ｓｎのインデックスｎを『１』に初期化する。次に、加重和Ｓをゼロに初期化する。さらに、重み係数の総和Ｋを「着目画素Ｔの重み係数Ｗｔ」に初期化する。
【００２４】
ステップＳ２：  差分部１３は、まず、処理バッファ１２から周辺画素Ｓｎの値を取得する。次に、差分部１３は、周辺画素Ｓｎと着目画素Ｔとの差分値（Ｓｎ−Ｔ）を算出する。
【００２５】
ステップＳ３：  差分加重部１４は、差分値（Ｓｎ−Ｔ）および撮影時情報に基づいて、周辺画素Ｓｎの重み係数Ｗｎを決定する。
例えば、差分値（Ｓｎ−Ｔ）の大きさがノイズ振幅以下の小さな値の場合、重み係数Ｗｎを大きく設定して、ノイズ除去効果を高める。逆に、差分値（Ｓｎ−Ｔ）の大きさが大きくなるほど、重み係数Ｗｎを小さく設定し、エッジ部などの画像構造の消失を防ぐ。
また例えば、撮像感度が高くなるほど、重み係数Ｗｎを大きく設定して、ノイズ除去効果を高める。逆に、撮像感度が低くなるほど、重み係数Ｗｎを小さく設定し、エッジ部その他の画像構造の消失を防ぐ。
【００２６】
ステップＳ４：  除算部１５は、決定した重み係数Ｗｎを受け取り、重み係数の総和Ｋに加算する。
Ｋ＝Ｋ＋Ｗｎ
【００２７】
ステップＳ５：  差分加重部１４は、差分値（Ｓｎ−Ｔ）がゼロか否かを判定する。
ここで、差分値（Ｓｎ−Ｔ）がゼロの場合、差分加重部１４は、差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および加算処理を省略するため、ステップＳ７に動作を移行する。
一方、差分値（Ｓｎ−Ｔ）がゼロ以外の場合、差分加重部１４はステップＳ６に動作を移行する。
【００２８】
ステップＳ６：  差分加重部１４は、差分値（Ｓｎ−Ｔ）に対して、周辺画素Ｓｎの重み係数Ｗｎを乗算する。差分加重部１４は、この乗算結果を、加重和Ｓに加算する。
Ｓ＝Ｓ＋Ｗｎ・（Ｓｎ−Ｔ）
【００２９】
ステップＳ７：  差分加重部１４は、周辺画素Ｓｎのインデックスｎが、最終インデックスＮに到達したか否かを判定する。例えば、３×３画素を周辺画素域とした場合、最終インデックスは『８』になる。また例えば、５×５画素を周辺画素域とした場合、最終インデックスは『２４』になる。
ここで、インデックスｎが最終インデックスＮ未満の場合、残りの周辺画素に対する処理を継続するため、差分加重部１４はステップＳ８に動作を移行する。
一方、インデックスｎが最終インデックスＮに到達した場合、差分加重部１４は、加重和Ｓの演算を完了したと判断し、ステップＳ９に動作を移行する。
【００３０】
ステップＳ８：  差分加重部１４は、周辺画素Ｓｎのインデックスｎを１つ増やして、ステップＳ２に動作を戻す。
【００３１】
ステップＳ９：  除算部１５は、重み係数の総和Ｋに最も近い『２のｐ乗値』を求める。
【００３２】
ステップＳ１０：  除算部１５は、加重和Ｓをｐビットだけ算術シフトダウンした値を求め、除算値として出力する。
加算部１６は、着目画素Ｔと除算値とを加算した値Ｔ′を求め、この値Ｔ′を加重平均値として出力する。
Ｔ′＝Ｔ＋（Ｓ＞＞ｐ）
なお、式中の＞＞はシフト演算子である。
以上説明した動作により、加重平均値Ｔ′を少ない処理コストで算出することができる。
次に別の実施形態について説明する。
【００３３】
《第２実施形態》
［第２実施形態の構成説明］
図３は、第２実施形態における画像処理装置３１を示す図である。
第２実施形態の構成上の特徴は、除算部１５が次の構成要件を備えて構成される点である。
【００３４】
（１）重み総和部２１・・重み係数Ｗｔ，Ｗｎの総和Ｋを算出する。
（２）シフト量設定部２２・・総和Ｋよりも大きな『２のｐ乗値』を設定する。
（３）補正係数保持部２３・・（２のｐ乗値）／Ｋを求め、補正係数Ｃとして記憶する。
（４）乗算部２４・・加重和Ｓに補正係数Ｃを乗算して、加重和補正値Ｃ・Ｓを求める。
（５）シフト演算部２５・・加重和補正値Ｃ・Ｓをｐビットだけ算術シフトダウンする。
なお、その他の構成については、第１実施形態（図１）と同じため、説明を省略する。
【００３５】
［第２実施形態の動作説明］
図４は、画像処理装置３１の動作を説明する流れ図である。
以下、図４に示すステップ番号の順番に動作を説明する。
【００３６】
ステップＳ２０：  加重平均処理を開始するに当たって、画像処理装置３１は、まず、周辺画素Ｓｎのインデックスｎを『１』に初期化する。次に、加重和Ｓをゼロに初期化する。
【００３７】
ステップＳ２１：  差分加重部１４は、撮影時情報に基づいて、重み係数を増減調整する。
例えば、撮像感度が高くなるほど、重み係数Ｗｎを大きく設定して、ノイズ除去効果を高める。逆に、撮像感度が低くなるほど、重み係数Ｗｎを小さく設定し、エッジ部などの画像構造の消失を防ぐ。
【００３８】
ステップＳ２２：  画像処理装置３１は、重み係数Ｗｔ，Ｗｎに変更があったか否かを判断する。
例えば、重み係数Ｗｔ，Ｗｎが外部から書き換えられたり、画像処理装置３１内で重み係数Ｗｔ，Ｗｎを変更した場合、重み係数Ｗｔ，Ｗｎは変化する。
このような場合、画像処理装置３１は、重み係数Ｗｔ，Ｗｎに変更があったと判断して、ステップＳ２３に動作を移行する。
一方、重み係数Ｗｔ，Ｗｎに変更が無い場合、画像処理装置３１は、前回の補正係数Ｃをそのまま使用することでステップＳ２３，Ｓ２４の処理を省略し、ステップＳ２５に動作を移行する。
【００３９】
ステップＳ２３：  差分加重部１４は、周辺画素Ｓｎの重み係数Ｗｎを取得して記憶する。一方、重み総和部２１は、重み係数Ｗｔ、Ｗｎの総和Ｋを算出する。
【００４０】
ステップＳ２４：  シフト量設定部２２は、総和Ｋよりも大きな『２のｐ乗値』を求める（ただし、ｐは自然数）。補正係数保持部２３は、下式を用いて補正係数Ｃを求める。
Ｃ＝（２のｐ乗値）／（総和Ｋ）
【００４１】
ステップＳ２５：  差分部１３は、まず、処理バッファ１２から周辺画素Ｓｎの値を取得する。次に、差分部１３は、周辺画素Ｓｎと着目画素Ｔとの差分値（Ｓｎ−Ｔ）を算出する。
【００４２】
ステップＳ２６：  差分加重部１４は、差分値（Ｓｎ−Ｔ）がゼロか否かを判定する。
ここで、差分値（Ｓｎ−Ｔ）がゼロの場合、差分加重部１４は、差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および加算処理を省略するため、ステップＳ２８に動作を移行する。
一方、差分値（Ｓｎ−Ｔ）がゼロ以外の場合、差分加重部１４はステップＳ２７に動作を移行する。
【００４３】
ステップＳ２７：  差分加重部１４は、差分値（Ｓｎ−Ｔ）に対して、周辺画素Ｓｎの重み係数Ｗｎを乗算する。差分加重部１４は、この乗算結果を、加重和Ｓに加算する。
Ｓ＝Ｓ＋Ｗｎ・（Ｓｎ−Ｔ）
【００４４】
ステップＳ２８：  差分加重部１４は、周辺画素Ｓｎのインデックスｎが、最終インデックスＮに到達したか否かを判定する。
ここで、インデックスｎが最終インデックスＮ未満の場合、残りの周辺画素に対する処理を継続するため、差分加重部１４はステップＳ２９に動作を移行する。
一方、インデックスｎが最終インデックスＮに到達した場合、差分加重部１４は、加重和Ｓの演算を完了したと判断し、ステップＳ３０に動作を移行する。
【００４５】
ステップＳ２９：  差分加重部１４は、周辺画素Ｓｎのインデックスｎを１つ増やして、ステップＳ２５に動作を戻す。
【００４６】
ステップＳ３０：  乗算部２４は、加重和Ｓに補正係数Ｃを乗算して、加重和補正値Ｃ・Ｓを求める。シフト演算部２５は、この加重和補正値Ｃ・Ｓをｐビットだけ算術シフトダウンした値を求め、除算値として出力する。
加算部１６は、着目画素Ｔと除算値とを加算した値Ｔ′を求め、この値Ｔ′を加重平均値として出力する。
Ｔ′＝Ｔ＋（Ｃ・Ｓ＞＞ｐ）
以上説明した動作により、加重平均値Ｔ′を少ない処理コストで算出することができる。
次に、別の実施形態について説明する。
【００４７】
《第３実施形態》
第３実施形態は、加重平均処理の処理コストを更に削減する実施形態である。
なお、第３実施形態における装置構成については、第１実施形態（図１）の画像処理装置１１と同一のため、ここでの構成説明を省略する。
図５は、第３実施形態における動作を説明する流れ図である。
以下、図５に示すステップ番号の順番に動作を説明する。
【００４８】
ステップＳ４１：  加重平均処理を開始するに当たって、画像処理装置１１は、まず、周辺画素Ｓｎのインデックスｎを『１』に初期化する。次に、加重和Ｓをゼロに初期化する。
【００４９】
ステップＳ４２〜Ｓ４３：  第１実施形態のステップＳ２〜Ｓ３と同じ。
【００５０】
ステップＳ４４：  差分加重部１４は、差分値（Ｓｎ−Ｔ）が近似的にゼロか否かを判定し、近似的にゼロであれば、差分値の重み付け加算（ステップＳ４５）を省略し、ステップＳ４６に動作を移行する。
例えば、差分値（Ｓｎ−Ｔ）の大きさが、量子化ノイズその他の誤差範囲内であれば、差分値（Ｓｎ−Ｔ）を近似的にゼロとみなすことが好ましい。
【００５１】
ステップＳ４５〜Ｓ４７：  第１実施形態のステップＳ６〜Ｓ８と同じ。
【００５２】
ステップＳ４８：  除算部１５は、下式の演算を行って値Ｔ′を求め、この値Ｔ′を加重平均値として出力する。
Ｔ′＝Ｔ＋（Ｓ＞＞ｐ）
ただし、ビットシフト数ｐは、予め設定された固定値である。
【００５３】
このように求めた加重平均値Ｔ′は、着目画素Ｔと周辺画素Ｓｎを下記の重み係数で加重平均した値と等しくなる。
【数４】
2006033473.tif 000006
すなわち、第３実施形態では、ステップＳ４３において周辺画素Ｓｎの重み係数Ｗｎをアダプティブに可変することによって、（４）式に示す関係に従って着目画素Ｔの重み係数Ｗｔも一緒にアダプティブに可変させていることになる。
【００５４】
また、上記動作では、ビットシフト数ｐ（即ち、重み係数の総和２p）を固定値とすることによって、母数Ｋの初期化処理（図２中のステップＳ１）、母数Ｋの累積加算処理（図２中のステップＳ４）や、ビットシフト数ｐの値決定処理（図２中のステップＳ９）を省略することができる。したがって、これらの処理を省略した分だけ、加重平均処理の処理コストを低減することが可能になる。
【００５５】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、本発明を画像処理装置に適用する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２，図４，または図５に示す演算処理をコンピュータ上で実行するための画像処理プログラムを作成してもよい。
【００５６】
また、上述した実施形態では、所望の周辺画素域を設定することができる。例えば、「画面縦方向に周辺画素域を設定した加重平均処理」と「画面横方向に周辺画素域を設定した加重平均処理」を段階的に実施してもよい。
【００５７】
さらに、上述した実施形態において、異色画素間で加重平均処理を実施してもよい。この場合、各色間の重み比率を表色系変換の係数比率に略一致させることにより、本発明の加重平均処理を用いて表色系変換を行うことができる。
【００５８】
また、上述した実施形態において、所定間隔おきの着目画素に対して、本発明の加重平均処理を実施してもよい。この場合、少ない処理コストで解像度削減処理を実施することができる。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、除算演算に代えてビットシフト演算を実施している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。母数Ｋが２のべき乗以外の値をとるような場合には、ビットシフト演算に代えて、母数Ｋによる除算演算を実施してもよい。このような処理では、除算演算の分だけ処理コストが増えるが、それでも従来の加重平均処理に比べて、着目画素Ｔと重み係数Ｗｔとの乗算演算を省くことが可能になる。
【００６０】
《本実施形態の一般的な効果説明》
上述した第１〜３実施形態について、一般的な表現によって作用効果を説明する。
【００６１】
［１］
上記説明したように、第１〜３実施形態では、従来の加重平均処理に比較して、着目画素Ｔに重み係数Ｗｔを乗じる処理を省略することができる。ただし、着目画素と周辺画素との減算演算が（周辺画素数Ｎ）回分だけ追加発生する。したがって、（乗算時間−減算時間×Ｎ回）が正の値をとるならば、加重平均処理の処理時間を短縮することが可能になる。
なお、画像処理装置をハードウェア化する場合には、上記した演算の省略に伴って、ハードウェア規模を縮小することができる。
【００６２】
［２］
ところで、画像データでは近接する画素間の相関が強いため、エッジ部などの例外を除けば、着目画素Ｔと周辺画素Ｓｎとは極めて近い値をとる。そのため、本実施形態の中間過程で求める差分値（Ｓｎ−Ｔ）の値は、ゼロ近傍に確率分布が極端に集中した値となり、高い確率でゼロとなる。
このように高い確率で現れる差分値ゼロについては、差分値の重み付け加算にかかる処理を省略しても、加重和Ｓの値に一切影響を与えない。
【００６３】
そこで、本実施形態では、ゼロの値をとる差分値について、その差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および／または加算処理を省略することが好ましい。
このような処理の省略により、差分値ゼロの高い発生確率で、重み付け加算にかかる処理を省略することができる。その結果、加重平均の演算時間を顕著に短縮することができる。
【００６４】
更に、差分値ゼロと実質的にみなせる場合についても、その差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および／または加算処理を省略することが好ましい。例えば、後続する除算処理またはビットシフト処理において演算上無視できる範囲の小さな差分値については、差分値ゼロとみなして、その差分値の重み付け加算にかかる乗算処理および／または加算処理を省略することが好ましい。これらの動作により、さらに演算処理が省略可能となり、加重平均処理の処理時間を一段と短縮することが可能になる。
【００６５】
［３］
なお、本実施形態では、母数Ｋを２のｐ乗値とすることが好ましい（ただしｐは自然数）。この場合、除算部は、母数Ｋの除算処理を、ｐビットシフトダウンの処理で代用できる。
一般に、除算演算よりもビットシフト演算の方が処理コストは格段に低いため、加重平均の処理コストを低減することができる。その結果、例えば、演算時間を短縮したり、ハードウェア化に際して回路規模を小さくすることができる。
【００６６】
［４］
さらに、本実施形態では、母数Ｋを２のｐ乗値とすることに伴って、次の補正演算をすることが好ましい。
処理１：  重み係数Ｗｎ，Ｗｔの総和よりも母数（２のｐ乗値）を大きく設定する。
処理２：  補正係数Ｃとして（２のｐ乗値）／（重み係数の総和）を求める。
【数５】
2006033473.tif 000007
ここでは除算演算が必要となるが、重み係数Ｗｎ，Ｗｔが変更されない限り、補正係数Ｃは変化しないため、加重平均処理ごとに毎回行う必要はない。したがって、補正係数Ｃの除算演算による処理コストの増加は無視できる。
処理３：  加重和Ｓに補正係数Ｃを乗算して加重和補正値Ｃ・Ｓを求める。
処理４：  加重和補正値Ｃ・Ｓをｐビットシフトダウンして除算値とする。
【００６７】
このようにして求めた除算値は、
【数６】
2006033473.tif 000008
となる。なお、式中の＞＞はシフト演算子である。
この除算値を着目画素Ｔに加算した値Ｔ′は、
【数７】
2006033473.tif 000009
となる。この（７）式により、値Ｔ′は、結果的に重み係数Ｗｔ，Ｗｎを用いた加重平均値と等しくなる。
【００６８】
すなわち、処理１〜４を行うことにより、母数Ｋの除算演算を、処理コストの低いシフト演算と乗算演算で代用しつつ、任意設定の重み係数Ｗｔ，Ｗｎを用いた加重平均値と等価な演算結果を得ることができる。
この処理コストの削減効果を、参考として、ペンティアム（登録商標）４を例にあげて説明する。まず、ペンティアム４における各演算の待ち時間（latency）は、
除算演算・・最大７０サイクル
シフト演算・・４サイクル
乗算演算・・・最大１８サイクル
となる。
したがって、母数Ｋの除算演算を、処理コストの低いシフト演算と乗算演算で代用することにより、加重平均処理１回につき約４８サイクルの待ち時間を短縮することが可能になる。
【００６９】
［５］
上述した特許文献１および特許文献２では、差分値（Ｓｎ−Ｔ）を重み係数の決定や加算画素の選択に使用するために一旦算出する。しかし、これらの差分値は、それ以降の加重平均処理において一切利用されず、その点で処理に無駄があった。
そこで、本実施形態では、重み係数をアダプティブに決定するために、着目画素と周辺画素との減算演算を行う。そして、これら減算演算の結果をそのまま上述した加重平均処理に使用することが好ましい。この場合、減算演算による処理コスト増加は特に生じず、着目画素Ｔと重み係数Ｗｔの乗算演算の分だけ、加重平均処理の処理時間を確実に短縮することが可能になる。
つまり、重み係数Ｗｎを決定して加重平均を求めるまでのトータルの処理コストにおいて、着目画素Ｔと重み係数Ｗｔの乗算演算の分だけ処理コストを低減できる。その結果、例えば、演算時間を短縮したり、ハードウェア化に際して回路規模を小さくすることができる。
【００７０】
［６］
ところで、撮影時の撮像感度や露光時間などによって、画像データのノイズ量は変化する。そこで、本実施形態では、画像データのノイズ量に影響を及ぼす撮影時の情報に応じて、重み係数の値を変更することが好ましい。例えば、撮影時の情報から画像データのノイズ増加を検出すると、周辺画素の重み係数を相対的に増やしたり、周辺画素の数を増やすことが好ましい。このような変更により、ノイズの多い画像データに対しては、高域空間周波数成分を大きく落として、ノイズ感の少ない良好な画像データを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明したように、本発明は、画像データの加重平均処理に利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態における画像処理装置１１を示す図である。
【図２】画像処理装置１１の動作を説明する流れ図である。
【図３】第２実施形態における画像処理装置３１を示す図である。
【図４】画像処理装置３１の動作を説明する流れ図である。
【図５】第３実施形態の動作を説明する流れ図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１  画像処理装置
１２  処理バッファ
１３  差分部
１４  差分加重部
１５  除算部
１６  加算部
２１  重み総和部
２２  シフト量設定部
２３  補正係数保持部
２４  乗算部
２５  シフト演算部
３１  画像処理装置
【図１】
2006033473.tif 000010
【図２】
2006033473.tif 000011
【図３】
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【図４】
2006033473.tif 000013
【図５】
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