(57)【要約】  背景技術を適用して画像信号のノイズ除去を行う場合には、画像信号のノイズの影響で意に反して画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定してしまう場合がある。この課題を解決するための方法として、フィルタ係数の補正に必要な広範囲の画像特徴量の計算を行う方法が考えられるが、この方法は膨大な量の計算が必要があり、計算コストが増大するという課題がある。  上記課題を解決するため、画像信号入力手段と、ウェーブレット変換手段と、第一ストラクチャ・テクスチャ分離手段と、テクスチャ成分縮退手段と、第一合成手段と、逆ウェーブレット変換手段と、第二ストラクチャ・テクスチャ分離手段とを備える。さらに、第二テクスチャ成分縮退手段と、第二合成手段と、画像信号出力手段とを備える。
2016075914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像の画像信号を入力する画像信号入力手段と、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成するウェーブレット変換手段と、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離する第一ストラクチャ・テクスチャ分離手段と、
前記第一テクスチャ成分についてノイズを除去し、当該処理後の第一テクスチャ成分を生成するテクスチャ成分縮退手段と、
前記第一ストラクチャ成分と前記補正後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成する第一合成手段と、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する逆ウェーブレット変換手段と、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離する第二ストラクチャ・テクスチャ分離手段と、
前記第二テクスチャ成分についてノイズを除去し、当該処理後の第二テクスチャ成分を生成する第二テクスチャ成分縮退手段と、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する第二合成手段と、
前記補正後の画像信号を出力する画像信号出力手段と、
を備える画像信号処理装置。
【請求項２】
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離手段における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を、前記逆ウェーブレット変換後の画像信号から算出する第一フィルタ係数算出手段をさらに備える、請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項３】
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離手段における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を、前記低周波成分から算出する第二フィルタ係数算出手段をさらに備える、請求項２記載の画像信号処理装置。
【請求項４】
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離手段における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際の前記フィルタ係数を、前記第一フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数と、前記第二フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数とを合成することにより求めるフィルタ係数合成手段をさらに備える、請求項３記載の画像信号処理装置。
【請求項５】
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離手段における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際の前記フィルタ係数の補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、逆ウェーブレット変換後の画像信号から求める第一勾配強度算出手段をさらに備える、請求項２記載の画像信号処理装置。
【請求項６】
前記補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記低周波成分から求める第二勾配強度算出手段をさらに備える、請求項５記載の画像信号処理装置。
【請求項７】
前記補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記第一勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度と、前記第二勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度とを合成することにより求める勾配強度合成手段をさらに備える、請求項６記載の画像信号処理装置。
【請求項８】
前記高周波成分のノイズを除去するウェーブレット係数縮退手段をさらに備える請求項１乃至７のうちのいずれか１に記載された画像信号処理装置。
【請求項９】
原画像の画像信号を入力し、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成し、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離し、
前記第一テクスチャ成分からノイズを除去し、ノイズを除去後の第一テクスチャ成分を生成し、
前記第一ストラクチャ成分と前記ノイズを除去後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成し、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成し、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離し、
前記第二テクスチャ成分からノイズを除去し、ノイズを除去後の第二テクスチャ成分を生成し、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成し、
前記補正後の画像信号を出力する、
画像信号処理方法。
【請求項１０】
原画像の画像信号を入力する処理と、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成する処理と、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離する処理と、
前記第一テクスチャ成分からノイズを除去し、当該ノイズを除去後の第一テクスチャ成分を生成する処理と、
前記第一ストラクチャ成分と前記補正後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成する処理と、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する処理と、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離する処理と、
前記第二テクスチャ成分からノイズを除去し、当該ノイズを除去後後の第二テクスチャ成分を生成する処理と、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する処理と、
前記補正後の画像信号を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる画像信号処理プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号処理方法、画像信号処理装置及び画像信号処理プログラムに関し、特に画像からノイズを除去する、画像信号処理方法、画像信号処理装置及び画像信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像信号処理技術の中でも、画像に含まれるノイズを除去する技術は、撮影した画像をより鮮明に再現するためには、欠かせない技術である。【０００３】
撮影した画像のノイズを除去する技術に関連して、特許文献１乃至３及び非特許文献１及び２に以下の技術が開示されている。【０００４】
特許文献１には、ウェーブレット変換、逆ウェーブレット変換を通して、画像の画質改善を行う方法が開示されている。【０００５】
特許文献２には、入力画像を出力サイズに拡大して仮高解像度画像（土台画像）を作成する方法が開示されている。【０００６】
特許文献３には、原画像にウェーブレット変換を行い、低周波成分に対して画像の傷を内挿法により修復し、修復された低周波成分と高周波成分を用いて逆ウェーブレット変換を行い、画像を再構築して最終的な修復画像を得る方法が開示されている。【０００７】
非特許文献１には、画像の成分分離に基づくデノイズ処理（ノイズを除去する処理をいう。以下、同じ。）の手法が開示されている。【０００８】
非特許文献２には、ウェーブレット縮退に基づくデノイズ処理の手法が開示されている。【０００９】
以下、本発明の理解を容易にする目的で、非特許文献１及び２に開示された技術の要旨を簡単に説明する。【００１０】
まず、非特許文献１の技術について説明する。【００１１】
図１５は、非特許文献１の技術について説明するための概念図である。【００１２】
まず、ＳＴＤ部（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）部１００１において、入力される原画像信号ｆｉｎを、画像のエッジ成分や平坦成分からなるストラクチャ成分ｕと、ノイズや細かい模様からなるテクスチャ成分ｖに分離する。この分離には、非特許文献３の全変分ノルム最小化（Ｔｏｔａｌ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ、ＴＶ）法や非特許文献４のバイラテラルフィルタなどを用いることができる。【００１３】
次に、ＴＣ（Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）縮退部１００２において、テクスチャ成分ｖに含まれるノイズ成分を抑圧する処理を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ’を生成する。このノイズ抑圧処理には様々な方法があるが、下記式（１）に示した軟判定閾値処理が効果的である。
2016075914.tif 000003
【００１４】
なお、式中のＳｉｇｎ（ｖ）はｖの符号を返す関数、τはノイズ減衰量である。あるいは、下記式（２）に示した硬判定閾値処理を適用してもよい。
2016075914.tif 000004
【００１５】
最後に、合成部１００３においてストラクチャ成分ｕとノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ’を合成し、出力画像信号を生成する。【００１６】
入力画像信号をストラクチャ成分ｕとテクスチャ成分ｖに分離する手法の一つであるＴＶ法について説明する。ストラクチャ成分ｕは、下記式（３）で表される全変分ノルムＴＶ（ｕ）に、正則化項を導入し、下記式（４）を最小化することで求めることができる。
2016075914.tif 000005
2016075914.tif 000006
【００１７】
なお、式（４）中、ｕ０は原画像信号ｆであり、μは原画像信号との忠実度を表すパラメータである。
式（３）を解く方法としては、非特許文献５のＤｉｇｉｔａｌ  ＴＶ  Ｆｉｌｔｅｒ（ＤＴＶＦ）がある。今、画像ｕの画素位置α＝（ｉ、ｊ）における画素値をｕαと表記する。また、αの近傍画素位置の集合をＮ（α）と表記する。近傍を８近傍とするとき、
Ｎ（α）＝｛（ｉ、ｊ±１）、（ｉ±１、ｊ）、（ｉ＋１、ｊ±１）、（ｉ−１、ｊ±１）｝
である。ＤＴＶＦでは、式（４）を解くために、局所変動量に基づくフィルタ処理を用いる。入力画像信号をｕ  （０）、Ｎ回フィルタ後の出力画像信号をｕ  （Ｎ）とすると、画素位置αにおけるフィルタ出力ｕα（Ｎ）は下記式（５）で表される。
2016075914.tif 000007
【００１８】
式（５）中、ｈαβおよびｈααはフィルタ係数（フィルタ処理の係数をいう。以下同じ。）であり、下記式（６）、（７）、（８）で表される。
2016075914.tif 000008
2016075914.tif 000009
2016075914.tif 000010
【００１９】
なお、式（８）中の｜∇αｕ｜、および｜∇γｕ｜は下記式（９）で定義する局所変動量である。
2016075914.tif 000011
【００２０】
これらの式より、αに隣接する画素βにおける局所変動量｜∇βｕ｜がノイズ成分に対して十分大きい時、ｈαα≒１となるため、エッジのぼけを防ぐことができる。逆に、局所変動量｜∇βｕ｜が小さい時、ＤＴＶＦはこの領域を平坦とみなしてｈαα≒０となるため、通常のローパスフィルタのように振る舞う。なお、μについては、推定するノイズ標準偏差σを用いて、μ＝１／σ２とすればよい。実用上は、式（８）における０除算を防ぐため、局所変動量｜∇αｕ｜の代わりに、
2016075914.tif 000012
を用いる。【００２１】
次に、非特許文献２の技術（ウェーブレット縮退）について説明する。【００２２】
図１６は、非特許文献２の技術について説明するための概念図である。【００２３】
まず、ＷＴ（Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、ウェーブレット変換）部２００１、２００２、２００３において、ウェーブレット変換により、入力画像信号を複数の周波数成分に分離（多重解像度分解）する。【００２４】
なお、この例では３階層のウェーブレット変換を示しているが、変換の階層数は任意に設定できる。当然ながら、図１６におけるウェーブレット縮退においても、変換の階層数は任意に設定できる。また、以下の説明において、階層数が大きいほど、解像度が低いものとする。【００２５】
次に、ＷＣ縮退部２００４において、最低解像度の高周波成分ＬＨ３、ＨＬ３、ＨＨ３に対し、絶対値の小さなウェーブレット係数を０にする処理（縮退処理）を適用し、ＬＨ３’、ＨＬ３’、ＨＨ３’を得る。ここで、ＷＣは、Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、すなわち、ウェーブレット係数である。この処理方法には様々なものがあるが、簡単には式（１）や式（２）でよい。ノイズがランダムノイズである場合、入力画像に含まれるノイズ成分はすべてのウェーブレット係数に分散するため、各ウェーブレット係数からノイズ分を差し引くことでノイズを除去できる。
そして、ＩＷＴ部２００５において、最低解像度の１つ上の階層におけるノイズの抑圧された低周波成分ＬＬ２’の生成を、逆ウェーブレット変換によって行う。ここで、ＩＷＴは、Ｉｎｖｅｒｓｅ  ＷＴ、すなわち、逆ウェーブレット変換である。その生成は、最低解像度の低周波成分ＬＬ３と、縮退処理が適用された最低解像度の高周波成分ＬＨ３’、ＨＬ３’、ＨＨ３’とから行う。【００２６】
以下、最低解像度における処理と同様に、順次、最低解像度以外の解像度についても、当該解像度の高周波ウェーブレット係数に縮退処理を適用する（ＷＣ縮退部２００６、２００８）。そして、当該解像度の１つ低い解像度から得られる当該解像度の低周波成分と、縮退処理が適用された当該解像度の高周波成分から、１つ上の解像度の低周波成分を、逆ウェーブレット変換によって生成する（ＩＷＴ部２００７、２００９）。そして、最高解像度における逆ウェーブレット変換結果を出力画像とする。【００２７】
ここで、図１７は、非特許文献２の技術の適用例を表わす図である。図１７の左が入力画像、図１７の中央が１階層のウェーブレット変換による結果、図１７の右が３階層のウェーブレット変換による結果である。図中、ＬＬｌは第ｌ階層の低周波成分、ＬＨｌ、ＨＬｌ、ＨＨｌはそれぞれ第ｌ階層の高周波成分を表す。【００２８】
また、本発明に関連して、他に非特許文献３乃至７に記載の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０８１４４号
【特許文献２】特開２０１２−１１８７５２号公報
【特許文献３】特開２００７−１４８９４５号公報
【非特許文献】
【００３０】
【非特許文献１】藤田和弘  監修、藤田和弘、棟安実治、中森伸行、近藤浩、奈倉理一、渡辺伸之、廖洪恩  著、「劣化画像の復元・ノイズ除去による高画質化」、トリケップス企画部編、２００８年３月２６日、ｐ．１４９−１５２
【非特許文献２】Ｄａｖｉｄ  Ｌ．  Ｄｏｎｏｈｏ  ａｎｄ  Ｉａｉｎ  ｍ．Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅ、  ”Ｉｄｅａｌ  ｓｐａｔｉａｌａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｗａｖｅｌｅｔ  ｓｈｒｉｎｋａｇｅ”、  Ｂｉｏｍｅｔｒｉｋａ、ｖｏｌ．  ８１、  ｐｐ．  ４２５−４５５、  １９９４．
【非特許文献３】Ｌ．  Ｒｕｄｉｎ、  Ｓ．  Ｏｓｈｅｒ、  Ｅ．  Ｆａｔｅｍｉ、  ”Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｔｏｔａｌ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎｂａｓｅｄ  Ｎｏｉｓｅ  ｒｅｍｏｖａｌ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ”、  Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｄ  ｖｏｌ．６０、  １９９２、  ｐｐ．２５９−２６８．
【非特許文献４】Ｃ．  Ｔｏｍａｓｉ、  Ｒ．  Ｍａｎｄｕｃｈｉ、”Ｂｉｌａｔｅｒａｌ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ｇｒａｙ  ａｎｄｃｏｌｏｒ  ｉｍａｇｅｓ”、  Ｓｉｘｔｈ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ、ｐｐ．８３９−８４６、Ｊａｎ．  １９９８．
【非特許文献５】Ｃｈａｎ、  Ｔ．Ｆ．、  Ｏｓｈｅｒ、  Ｓ．、Ｓｈｅｎ、  Ｊ．、  ”Ｔｈｅ  ｄｉｇｉｔａｌ  ＴＶ  ｆｉｌｔｅｒ  ａｎｄＮｏｎｌｉｎｅａｒ  ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ”、  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、  ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．２、  ｐｐ．２３１−２４１、  Ｆｅｂ  ２００１．
【非特許文献６】Ｋｅｎｔａ  Ｓｅｎｚａｋｉ、  ＭａｓａｔｏＴｏｄａ、  Ｍａｓａｔｏ  Ｔｓｕｋａｄａ、  ”ＦｉｌｔｅｒｉｎｇＤｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＴｏｔａｌＶａｒｉａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｆｏｒ  ＩｍａｇｅＤｅｎｏｉｓｉｎｇ、”  Ｔｈｅ  ＳｅｖｅｎｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  ＩｍａｇｅＭｅｄｉａ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＭＱＡ２０１４）、  Ｓｅｐ  ２０１４．
【非特許文献７】Ｃｈｒｉｓ  Ｈａｒｒｉｓ  ａｎｄ  ＭｉｋｅＳｔｅｐｈｅｎｓ、  ”Ａ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｏｒｎｅｒ  ａｎｄＥｄｇｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、”  ｉｎ  Ａｌｖｅｙ  ＶｉｓｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、  ｐｐ．  １−６、  １９８８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
背景技術を適用して画像信号のノイズ除去（本明細書において、ノイズの除去はノイズの除去又は低減をいう。）を行う場合には、画像信号のノイズの影響で意に反して画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定してしまう場合がある。【００３２】
この課題を解決するための方法として、フィルタ係数の補正に必要な広範囲の画像特徴量の計算を行う方法が考えられるが、この方法は膨大な量の計算が必要であり、計算コストが増大する。【００３３】
本発明は、上記課題を解決し、画像を構成するエッジをノイズの影響で意に反して不鮮明にしてしまうようなフィルタ係数を設定してしまうことが少ない画像信号処理方法等を提供することを目的とする。上記画像信号処理方法等は、計算コストの増大を抑えることができるものである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
原画像の画像信号を入力する画像信号入力部と、前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成するウェーブレット変換部を備える。さらに、前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離する第一ストラクチャ・テクスチャ分離部と、前記第一テクスチャ成分についてその値を補正し、補正後の第一テクスチャ成分を生成するテクスチャ成分縮退部を備える。加えて、前記第一ストラクチャ成分と前記補正後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成する第一合成部と、前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する逆ウェーブレット変換部を備える。そして、前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離する第二ストラクチャ・テクスチャ分離部と、前記第二テクスチャ成分についてその値を補正し、補正後の第二テクスチャ成分を生成する第二テクスチャ成分縮退部を備える。さらに、前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する第二合成部と、前記補正後の画像信号を出力する画像信号出力部を備える。
【発明の効果】
【００３５】
本実施形態の画像信号処理装置では、デノイズ処理の際のストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を、ウェーブレット変換を用いて生成する原画像よりノイズの少ない画像から算出することができる。ウェーブレット変換における低周波成分は、原画像の画像信号より解像度の低い画像信号である。原画像より低い解像度の画像信号から算出されたフィルタ係数は、原画像信号と同じ解像度の画像信号から算出されるフィルタ係数より、より広範囲の画素値を参照して生成されている。また、原画像より低い解像度の画像信号は、当該解像度の画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号と同じ解像度の画像信号より少ない。よって、この低周波成分に基づいてストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を求めると、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなる。そのため、低周波成分に含まれるエッジ成分を維持しつつ、低周波成分のノイズを効果的に抑圧できる。さらに、ノイズを抑圧した低周波成分からウェーブレット逆変換を用いて原画像と同じ解像度の画像を生成すると、この画像は原画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号より少ない。そのため、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなりエッジ成分を維持しつつ、ノイズを効果的に抑圧できる。加えて、本実施形態の画像信号処理装置は、広範囲の画像特徴量の計算結果を用いてフィルタ係数の補正を行う必要がないため、計算コストの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第一実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図２】第一実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図３】第二実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図４】第二実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図５】第三実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図６】第三実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図７】第四実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図８】第四実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図９】第五実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図１０】第五実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図１１】第六実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図１２】第六実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図１３】第七実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【図１４】第七実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【図１５】非特許文献１の技術について説明するための概念図である。
【図１６】非特許文献２の技術について説明するための概念図である。
【図１７】非特許文献２の技術の適用例を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
＜第一実施形態＞
第一実施形態は、本発明の最小構成の画像信号処理装置に関する実施形態である。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図１は第一実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。同図（ｂ）に示す構成が、本発明の最小構成である。
【００３８】
本実施形態の画像信号処理装置は、同図（ａ）に示すように、画像信号入力部００１と、画像信号処理部００２と、画像信号出力部００３とを備える。
【００３９】
画像信号入力部００１は、入力された原画像の画像信号を画像信号処理部００２へ出力する。
【００４０】
画像信号処理部００２は、入力された原画像の画像信号に対してデノイズ処理を行い、デノイズ処理をされた補正画像信号を画像信号出力部００３に出力する。
【００４１】
画像信号出力部００３は、デノイズ処理を行った画像信号を外部へ出力する。
【００４２】
画像信号処理部００２は、同図（ｂ）に示すように、ＷＴ（Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ウェーブレット変換））部１０１を備える。画像信号処理部００２は、さらに、ＩＷＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（逆ウェーブレット変換））部２０１を備える。画像信号処理部００２は、さらに、第一ＳＴＤ部（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ストラクチャ・テクスチャ分解））部３０１を備える。画像信号処理部００２は、さらに、第二ＳＴＤ部３０２と、第一ＴＣ（Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ（テクスチャ成分））縮退部４０１を備える。画像信号処理部００２は、さらに、第二ＴＣ縮退部４０２と、第一合成部５０１と、第二合成部５０２と、を備える。
【００４３】
以下、各部の動作を説明する。
【００４４】
ＷＴ部１０１は、画像信号入力部００１から入力される原画像信号ｆｉｎに対して、１階層のウェーブレット変換を適用し、ウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１と高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を算出する。そして、第一ＳＴＤ部３０１に低周波成分ＬＬ１を、ＩＷＴ部２０１に高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を出力する。
【００４５】
ここで、低周波成分ＬＬ１は、原画像信号ｆｉｎより、ウェーブレット変換上１階層低い解像度を持つ画像信号である。
【００４６】
第一ＳＴＤ部３０１は、ＷＴ部１０１から入力されるウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１をストラクチャ成分ｕ１とテクスチャ成分ｖ１に分離する。次に、ストラクチャ成分ｕ１を第一合成部５０１に、テクスチャ成分ｖ１を第一ＴＣ縮退部４０１に出力する。
【００４７】
第一ＴＣ縮退部４０１は、第一ＳＴＤ部３０１から入力されるテクスチャ成分ｖ１に対し、ノイズ成分を抑圧する処理を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ１’を生成し、第一合成部５０１に出力する。
【００４８】
第一合成部５０１は、第一ＳＴＤ部３０１から入力されるストラクチャ成分ｕ１と、第一ＴＣ縮退部４０１から入力されるノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ１’を合成し、補正された低周波成分ＬＬ１’を生成する。
【００４９】
そして、補正後の低周波成分ＬＬ１’をＩＷＴ部２０１に出力する。
【００５０】
ＩＷＴ部２０１は、第一合成部５０１から入力される補正後の低周波成分ＬＬ１’と、ＷＴ部１０１から入力される高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１から、逆ウェーブレット変換を用いて、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’を生成する。この再構成画像信号ＬＬ０’は、入力画像信号ｆｉｎと同じ解像度の画像信号である。そして、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’を第二ＳＴＤ部３０２に出力する。
【００５１】
第二ＳＴＤ部３０２は、ＩＷＴ部２０１から入力される補正後の再構成画像ＬＬ０’を、ストラクチャ成分ｕ０とテクスチャ成分ｖ０に分離する。そして、ストラクチャ成分ｕ０を合成部５０２に、テクスチャ成分ｖ０を第二ＴＣ縮退部４０２に出力する。
【００５２】
第二ＴＣ縮退部４０２は、第一ＴＣ縮退部４０１と同様に、第二ＳＴＤ部３０２から入力されるテクスチャ成分ｖ０に対し、ノイズ成分を抑圧する処理を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ０’を生成する。そして、生成されたテクスチャ成分ｖ０’を第二合成部５０２に出力する。
【００５３】
第二合成部５０２は、第一合成部５０１と同様に、第二ＳＴＤ部３０２から入力されるストラクチャ成分ｕ０と、第二ＴＣ縮退部４０２から入力されるノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ０’を合成し、出力画像信号ｆｏｕｔを生成する。そして、生成したｆｏｕｔを画像信号出力部００３に出力する。
［本実施形態の画像信号処理方法］
続いて、本実施形態の画像信号処理方法について説明する。
【００５４】
図２は、第一実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【００５５】
はじめに、ＷＴ部１０１は、入力画像信号にウェーブレット変換を適用し、入力画像の低周波成分と高周波成分を得る（Ｓ００１）。ウェーブレット変換で得られた低周波成分に対し、第一ＳＴＤ部３０１は、同部に関して説明した上記手順でストラクチャ・テクスチャ分解を適用し、低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ００２）。さらに、低周波成分のテクスチャ成分から、第一ＴＣ縮退部４０１は同部に関して説明した上記手順でノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ００３）。そして、低周波成分のストラクチャ成分とノイズが抑圧されたテクスチャ成分を、第一合成部５０１は、同部に関して説明した上記手順で合成し、補正された低周波成分を得る（Ｓ００４）。こうして補正された低周波成分と、高周波成分とを用いて逆ウェーブレット変換を適用し、再構成画像信号を得る（Ｓ００５）。再構成画像信号に対し、第二ＳＴＤ部３０２は、同部に関して説明した上記手順でストラクチャ・テクスチャ分解を適用し、再構成画像信号のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ００６）。さらに、再構成画像信号のテクスチャ成分に対し、第二ＴＣ縮退部４０２は、同部に関して説明した上記手順を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ００７）。そして、第二合成部５０２は、再構成画像信号のストラクチャ成分と、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分とを合成して出力画像信号を生成する（Ｓ００８）。
［本実施形態の効果］
本実施形態の画像信号処理装置では、デノイズ処理の際のストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を、ウェーブレット変換を用いて生成する原画像よりノイズの少ない画像から算出することができる。ウェーブレット変換における低周波成分は、原画像の画像信号より解像度の低い画像信号である。原画像より低い解像度の画像信号から算出されたフィルタ係数は、原画像信号と同じ解像度の画像信号から算出されるフィルタ係数より、より広範囲の画素値を参照して生成されている。また、原画像より低い解像度の画像信号は、当該解像度の画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号と同じ解像度の画像信号より少ない。よって、この低周波成分に基づいてストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を求めると、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなる。そのため、低周波成分に含まれるエッジ成分を維持しつつ、低周波成分のノイズを効果的に抑圧できる。さらに、ノイズを抑圧した低周波成分からウェーブレット逆変換を用いて原画像と同じ解像度の画像を生成すると、この画像は原画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号より少ない。そのため、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなりエッジ成分を維持しつつ、ノイズを効果的に抑圧できる。加えて、本実施形態の画像信号処理装置は、広範囲の画像特徴量の計算結果を用いてフィルタ係数の補正を行う必要がないため、計算コストの増大を抑えることができる。
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、ある解像度の画像信号に対するストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を算出する画像信号処理装置の実施形態である。本実施形態においてウェーブレット変換の階層は任意であるが、ここでは１階層の場合について説明する。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図３は、第二実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【００５６】
本実施形態の画像信号処理装置は、同図（ａ）に示すように、画像信号入力部０１１と、画像信号処理部０１２と、画像信号出力部０１３とを備える。
【００５７】
画像信号入力部０１１は、入力された原画像の画像信号を画像信号処理部０１２へ出力する。画像信号入力部０１１は、例えば、カメラやスキャナなどの撮像機器、またはそれらにより撮影されて画像データが蓄積される画像データベース、あるいは、それらが接続されるネットワークなどに接続され、それらの機器等から原画像信号が入力される。
【００５８】
画像信号処理部０１２は、入力された原画像の画像信号に対してデノイズ処理を行い、デノイズ処理をされた補正画像信号を画像信号出力部０１３に出力する。
【００５９】
画像信号出力部０１３は、デノイズ処理を行った画像信号を外部へ出力する。この外部は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、画像データを保持するハードディスクやメモリカードなどの記憶媒体、あるいはそれらが接続されるネットワークなどであり、これらにより、画像の表示や蓄積あるいは伝送が行われる。
【００６０】
画像信号処理部０１２は、同図（ｂ）に示すように、ＷＴ部１１１と、ＩＷＴ部２１１と、第一ＳＴＤ部３１１と、第二ＳＴＤ部３１２と、を備える。画像信号処理部０１２は、さらに、第一ＴＣ縮退部４１１と、第二ＴＣ縮退部４１２と、第一合成部５１１と、第二合成部５１２と、フィルタ係数算出部７１０と、を備える。
【００６１】
第一実施形態との違いを、同図（ｂ）において、点線で囲み、「特徴箇所」と表示してある。
【００６２】
以下、各部の動作について記す。
【００６３】
ＷＴ部１１１は、画像信号入力部０１１から入力される原画像信号ｆｉｎに対して、１階層のウェーブレット変換を適用し、ウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１と高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を算出する。そして、第一ＳＴＤ部３１１に低周波成分ＬＬ１を、ＩＷＴ部２１１に高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を出力する。
【００６４】
ここで、低周波成分ＬＬ１は、原画像信号ｆｉｎより、ウェーブレット変換上１階層低い解像度を持つ画像信号である。
【００６５】
第一ＳＴＤ部３１１は、ＷＴ部１１１から入力されるウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１に対して、例えば、非特許文献２記載のＤＴＶＦを適用して、ストラクチャ成分ｕ１とテクスチャ成分ｖ１に分離する。そして、ストラクチャ成分ｕ１を第一合成部５１１に、テクスチャ成分ｖ１を第一ＴＣ縮退部４１１に出力する。
【００６６】
第一ＴＣ縮退部４１１は、第一ＳＴＤ部３１１から入力されるテクスチャ成分ｖ１に対し、ノイズ成分を抑圧する処理を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ１’を生成する。このノイズ抑圧処理には様々な方法があるが、式（１）や式（２）のような簡単な処理でもよいし、第一ＳＴＤ部３１１で用いる非線形ローパスフィルタをパラメータを変更して適用してもよい。そして、生成されたテクスチャ成分ｖ１’を第一合成部５１１に出力する。
【００６７】
第一合成部５１１は、第一ＳＴＤ部３１１から入力されるストラクチャ成分ｕ１と、第一ＴＣ縮退部４１１から入力されるノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ１’を合成し、補正された低周波成分ＬＬ１’を生成する。
2016075914.tif 000013
【００６８】
そして、補正後の低周波成分ＬＬ１’をＩＷＴ部２１１に出力する。
【００６９】
ＩＷＴ部２１１は、第一合成部５１１から入力される補正後の低周波成分ＬＬ１’と、ＷＴ部１１１から入力される補正後の高周波成分ＬＨ１’、ＨＬ１’、ＨＨ１’から、逆ウェーブレット変換を用いて、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’を生成する。この再構成画像信号ＬＬ０’は、入力画像ｆｉｎと同じ解像度の画像である。そして、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’をフィルタ係数算出部７１０に出力する。
【００７０】
フィルタ係数算出部７１０は、入力された再構成画像信号ＬＬ０’を用いてフィルタ係数の集合ｈ０、すなわち、ＤＴＶＦにおいて、式（６）および式（７）で算出されるフィルタ係数の集合ｈ０＝｛ｈα｜α∈ΩＬＬ０’｝を算出する。フィルタ係数算出部７１０は、フィルタ係数の集合ｈ０＝｛ｈα｜α∈ΩＬＬ０’｝を第二ＳＴＤ部３１２に出力する。なお、ｈαは、画素位置αにおいて算出されたフィルタ係数を表し、ｈαの中心のフィルタ係数が式（６）のｈαα、中心以外のフィルタ係数が式（７）のｈαβで表される。また、ΩＬＬ１はウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１の各係数の位置を表す。
【００７１】
第一ＳＴＤ部３１１や第二ＳＴＤ部３１２で行われる処理は、非特許文献２記載のストラクチャ・テクスチャ分解に限定されることなく、バイラテラルフィルタやイプシロンフィルタといった、非線形ローパスフィルタを適用した処理であってもよい。
【００７２】
再構成画像信号ＬＬ０’は第二ＳＴＤ部３１２に出力される。
【００７３】
第二ＳＴＤ部３１２は、フィルタ係数算出部７１０から入力されるフィルタ係数の集合ｈ０と、ＩＷＴ部２１１から入力される補正後の再構成画像信号ＬＬ０’とから、非特許文献５のＤＴＶＦを適用して、ストラクチャ成分ｕ０とテクスチャ成分ｖ０に分離する。そして、ストラクチャ成分ｕ０を第二合成部５１２に、テクスチャ成分ｖ０を第二ＴＣ縮退部４１２に出力する。
【００７４】
第二ＴＣ縮退部４１２は、第一ＴＣ縮退部４１１と同様に、第二ＳＴＤ部３１２から入力されるテクスチャ成分ｖ０に対し、ノイズ成分を抑圧する処理を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ０’を生成する。そして、生成されたテクスチャ成分ｖ０’を第二合成部５１２に出力する。
【００７５】
第二合成部５１２は、第一合成部５１１と同様に、第二ＳＴＤ部３１２から入力されるストラクチャ成分ｕ０と、第二ＴＣ縮退部４１２から入力されるノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ０’を合成し、出力画像ｆｏｕｔを生成する。そして、生成したｆｏｕｔを画像信号出力部０１３に出力する。
［本実施形態の画像信号処理方法］
続いて、本実施形態の画像信号処理方法について説明する。
【００７６】
図４は、第二実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【００７７】
はじめに、ＷＴ部１１１は、入力画像にウェーブレット変換を適用し、入力画像の低周波成分と高周波成分を得る（Ｓ１０１）。ウェーブレット変換で得られた低周波成分に対し、第一ＳＴＤ部３１１は、同部に関して説明した前記手順でストラクチャ・テクスチャ分解を適用し、低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ１０２）。さらに、低周波成分のテクスチャ成分から、第一ＴＣ縮退部４１１は、同部に関して説明した前記手順でノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ１０３）。そして、低周波成分のストラクチャ成分とノイズが抑圧されたテクスチャ成分を、第一合成部５１１は、同部に関して説明した前記手順で合成し、補正された低周波成分を得る（Ｓ１０４）。こうして補正された低周波成分と高周波成分を用いてＩＷＴ部２１１は逆ウェーブレット変換を適用し、再構成画像信号を得る（Ｓ１０５）。次に、再構成画像信号を用いてフィルタ算出部７１０がフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ１０６）。そして、再構成画像信号に対し、第二ＳＴＤ部３１２は、同部に関して説明した前記手順を適用し、Ｓ１０６で算出したフィルタ係数の集合を用いてストラクチャ・テクスチャ分解を行い、再構成画像信号のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ１０７）。さらに、再構成画像信号のテクスチャ成分に対し、第二ＴＣ縮退部４１２は、同部に関して説明した前記手順を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ１０８）。そして、第二合成部５１２は、再構成画像信号のストラクチャ成分と、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分とを合成して出力画像信号を生成する（Ｓ１０９）。
【００７８】
尚、上述した説明からも明らかなように、各部をハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、プログラムメモリに格納されているプログラムで動作するプロセッサによって、上述した実施形態と同様の機能、動作を実現させる。また、上述した実施形態の一部の機能のみをコンピュータプログラムにより実現することも可能である。
［本実施形態の効果］
本実施形態の画像信号処理装置では、デノイズ処理の際のストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を、ウェーブレット変換を用いて生成する原画像よりノイズの少ない画像から算出することができる。ウェーブレット変換における低周波成分は、原画像の画像信号より解像度の低い画像信号である。原画像より低い解像度の画像信号から算出されたフィルタ係数は、原画像信号と同じ解像度の画像信号から算出されるフィルタ係数より、より広範囲の画素値を参照して生成されている。また、原画像より低い解像度の画像信号は、当該解像度の画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号と同じ解像度の画像信号より少ない。よって、この低周波成分に基づいてストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を求めると、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなる。そのため、低周波成分に含まれるエッジ成分を維持しつつ、低周波成分のノイズを効果的に抑圧できる。さらに、ノイズを抑圧した低周波成分からウェーブレット逆変換を用いて原画像と同じ解像度の画像を生成すると、この画像は原画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号より少ない。そのため、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなりエッジ成分を維持しつつ、ノイズを効果的に抑圧できる。加えて、本実施形態の画像信号処理装置は、広範囲の画像特徴量の計算結果を用いてフィルタ係数の補正を行う必要がないため、計算コストの増大を抑えることができる。
＜第三実施形態＞
第三実施形態は、ある解像度の画像信号に対するストラクチャ・テクスチャ分離をする際のフィルタ係数を、低解像度な低周波成分から算出したフィルタ係数を用いて算出する画像信号処理装置の実施形態である。ここで、ウェーブレット変換の階層は任意であるが、ここでは１階層の場合について説明する。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図５は、第三実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【００７９】
本実施形態の画像信号処理装置は、同図（ａ）に示すように、画像信号入力部０２１と、画像信号処理部０２２と、画像信号出力部０２３とを備える。
【００８０】
画像信号入力部０２１は、入力された原画像の画像信号を画像信号処理部０２２へ出力する。画像信号入力部０２１は、例えば、カメラやスキャナなどの撮像機器、またはそれらにより撮影されて画像データが蓄積される画像データベース、あるいは、それらが接続されるネットワークなどに接続され、それらの機器等から原画像信号が入力される。
【００８１】
画像信号処理部０２２は、入力された原画像の画像信号に対してデノイズ処理を行い、デノイズ処理をされた補正画像信号を画像信号出力部０２３に出力する。
【００８２】
画像信号出力部０２３は、デノイズ処理を行った画像信号を外部へ出力する。当該外部は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、画像データを保持するハードディスクやメモリカードなどの記憶媒体、あるいはそれらが接続されるネットワークなどであり、これらにより、画像の表示や蓄積あるいは伝送が行われる。
【００８３】
画像信号処理部０２２は、同図（ｂ）に示すように、ＷＴ部１２１と、ＩＷＴ部２２１と、第一ＳＴＤ部３２１と、第二ＳＴＤ部３２２と、第一ＴＣ縮退部４２１、第二ＴＣ縮退部４２２と、を備える。画像信号処理部０２２は、さらに、第一合成部５２１と、第二合成部５２２と、第一フィルタ係数算出部７２１と、第二フィルタ係数算出部７２２と、フィルタ係数合成部８２０と、を備える。
【００８４】
第二実施形態との違いを、同図（ｂ）において、点線で囲み、「特徴箇所」と表示してある。
【００８５】
以下、第二実施形態と共通の部分は説明を省略し、本特徴箇所を中心に説明する。
【００８６】
第一フィルタ係数算出部７２１は、ＷＴ部１２１から入力されるウェーブレット変換により分離された低周波成分ＬＬ１を用いてフィルタ係数の集合ｈ１を算出し、フィルタ係数合成部８２０へ出力する。フィルタ係数の集合ｈ１は、ＤＴＶＦにおいて、式（６）および式（７）で算出されるフィルタ係数の集合ｈ１＝｛ｈα｜α∈ΩＬＬ１｝である。なお、ｈαは、画素位置αにおいて算出されたフィルタ係数を表し、ｈαの中心のフィルタ係数が式（６）のｈαα、中心以外のフィルタ係数が式（７）のｈαβで表される。また、ΩＬＬ１はウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１の各係数の位置を表す。ＳＴＤ部では非特許文献２のストラクチャ・テクスチャ分解に限定されることなく、バイラテラルフィルタやイプシロンフィルタといった、非線形ローパスフィルタを適用してもよい。
【００８７】
第一フィルタ係数算出部は、バイラテラルフィルタやイプシロンフィルタを用いる場合も、ＤＴＶＦの場合と同様に、各画素位置について算出されたフィルタの集合をフィルタ係数合成部８２０に出力する。
【００８８】
低周波成分ＬＬ１は第一ＳＴＤ部３２１へ出力される。
【００８９】
ＩＷＴ部２２１は、第一合成部５２１から入力される補正後の低周波成分ＬＬ１’と、ＷＴ部１２１から入力される高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１から、逆ウェーブレット変換を用いて、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’を生成する。この再構成画像信号ＬＬ０’は、入力画像ｆｉｎと同じ解像度の画像である。そして、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’を第二フィルタ係数算出部７２２に出力する。
【００９０】
第二フィルタ係数算出部７２２は、入力された再構成画像信号ＬＬ０’を用いてフィルタ係数の集合ｈ０を算出する。その算出方法は、第一フィルタ係数算出部７２１におけるフィルタ係数の算出方法と同じである。フィルタ係数ｈ０は、フィルタ係数合成部８２０に出力される。
【００９１】
また、再構成画像信号ＬＬ０’は第二ＳＴＤ部３２２に出力される。
【００９２】
フィルタ係数合成部８２０は、フィルタ係数の集合ｈ０及びｈ１を合成し、フィルタ係数の集合ｈ０’を生成する。フィルタ係数の集合ｈ０’は、第二ＳＴＤ部３２２に出力される。
【００９３】
フィルタ係数合成部８２０におけるフィルタ係数の集合ｈ０及びｈ１の合成方法は次のとおりである。
【００９４】
ＤＴＶＦにおいて、再構成画像信号ＬＬ０’から式（６）、（７）で算出される画素位置α＝（ｉ、ｊ）におけるフィルタ係数をそれぞれｈ０、αα、ｈ０、αβとする。また、第一ＳＴＤ部３２１から入力されるフィルタ係数の集合ｈ１において、画素位置α’＝（ｉ／２、ｊ／２）とその近傍画素β’∈Ｎ（α’）におけるフィルタ係数をｈ１、α’α’、ｈ１、α’β’とする。すると、この階層のＤＴＶＦで用いるフィルタ係数は、下記式（１１）及び式（１２）のように合成される。
2016075914.tif 000014
2016075914.tif 000015
【００９５】
なお、ｃ０はフィルタ係数の合成比率であり、０≦ｃ０≦１である。本合成の意味について説明する。ＴＶ法では、隣接画素間の画素値の変動量がノイズと同程度の弱いエッジがノイズと区別できないため、出力画像で鮮明に維持できない課題がある。この課題を解決するには、非特許文献６に示されるように、局所的な画素値の変動だけでなく、広範囲の画素値の変動を解析することでエッジを推定し、ＴＶ法でのフィルタリング方向をエッジに沿う方向に限定することが有効である。
【００９６】
ただし、非特許文献６の技術は、広範囲の画素値の変動解析のために追加の広範囲フィルタ処理が必要になり、計算コスト面が課題となる。
【００９７】
さて、当該階層より低い階層の低周波成分から算出されたＤＴＶＦのフィルタ係数の集合ｈ１を構成するフィルタ係数は、当該階層より広範囲の画素値の変動を解析した結果から得られたフィルタ係数となっている。つまり、平坦な領域で生成されたフィルタ係数であれば、強い平滑化がかかりやすく、エッジが存在する領域では、エッジの方向に沿う係数に強い重みがかかりやすいフィルタとなっている。また、ウェーブレット変換はローパスフィルタによって低周波成分を生成するため、当該階層より低い階層の低周波成分は、当該階層よりもノイズの影響が少ない。よってフィルタ係数ｈ１はノイズの影響も少ない。当該階層よりも低い階層で生成されたフィルタ係数を当該階層のフィルタ係数に合成することで、広範囲の画素値の変動も考慮したフィルタ係数を生成することができ、ＤＴＶＦ処理におけるエッジ維持性能を改善することができる。また、非特許文献６の技術で必要となる追加の広範囲フィルタ処理が不要なため、計算コスト面の課題も解決できる。
【００９８】
なお、式（１１）および式（１２）で用いる合成比率ｃ０については、ユーザが設定するパラメータとして与えてもよいし、適応的に定まる値としてもよい。たとえば、注目画素とその周辺の画素の画素値の分散を計算し、分散が小さい領域ほど当該解像度より低い解像度のフィルタ係数の重みを大きくするようにしてもよい。
【００９９】
第二ＳＴＤ部３２２は、非特許文献５のＤＴＶＦを改良した手法を適用して、ストラクチャ成分ｕ０とテクスチャ成分ｖ０への分離を行う。その分離は、フィルタ係数合成部８２０から入力されるフィルタ係数の集合ｈ０’と、ＩＷＴ部２２１から入力される補正後の再構成画像信号ＬＬ０’とから行う。そして、ストラクチャ成分ｕ０を第二合成部５２２に、テクスチャ成分ｖ０をＴＣ縮退部４２２に出力する。
【０１００】
第二フィルタ係数算出部７２２とフィルタ係数合成部８２０とは共通であっても構わない。また、フィルタ係数合成部８１０と第二ＳＴＤ部３２２とは共通であっても構わない。第二フィルタ係数算出部７２２とフィルタ係数合成部８２０と第二ＳＴＤ部とは共通であっても構わない。
【０１０１】
［本実施形態の画像信号処理方法］
続いて、本実施形態の画像信号処理方法について説明する。
【０１０２】
図６は、第三実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。
【０１０３】
はじめに、ＷＴ部１２１は、入力画像にウェーブレット変換を適用し、入力画像の低周波成分と高周波成分を得る（Ｓ２０１）。ウェーブレット変換で得られた低周波成分に対し、第一ＳＴＤ部３２１は、同部に関して説明した手順でストラクチャ・テクスチャ分解を適用し、低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ２０２）。さらに、低周波成分のテクスチャ成分から、第一ＴＣ縮退部４２１は、同部に関して説明した手順でノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ２０３）。そして、低周波成分のストラクチャ成分とノイズが抑圧されたテクスチャ成分を、第一合成部５２１は、同部に関して説明した手順で合成し、補正された低周波成分を得る（Ｓ２０４）。ＩＷＴ部２２１は、こうして補正された低周波成分と高周波成分を用いて逆ウェーブレット変換を適用し、再構成画像信号を得る（Ｓ２０５）。第一フィルタ係数算出部７２１は、低周波成分を用いてフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ２０６）。第二フィルタ係数算出部７２２は、再構成画像信号を用いてフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ２０７）。フィルタ係数合成部８２０は、低周波成分を用いて求めたフィルタ係数と再構成画像信号を用いて求めたフィルタ係数とを合成する（Ｓ２０８）。再構成画像信号に対し、第二ＳＴＤ部３２２は、同部に関して説明した上記手順を適用したストラクチャ・テクスチャ分解を行い、再構成画像信号のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ２０９）。さらに、再構成画像信号のテクスチャ成分に対し、第二ＴＣ縮退部４２２は、同部に関して説明した手順を適用し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ２１０）。そして、第二合成部５２２は、再構成画像信号のストラクチャ成分と、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分とを合成して出力画像信号を生成する（Ｓ２１１）。
【０１０４】
尚、上述した説明からも明らかなように、各部をハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、プログラムメモリに格納されているプログラムで動作するプロセッサによって、上述した実施形態と同様の機能、動作を実現させる。また、上述した実施形態の一部の機能のみをコンピュータプログラムにより実現することも可能である。
［本実施形態の効果］
本実施形態の画像信号処理装置では、ストラクチャ・テクスチャ分解に用いるフィルタ係数を、画像信号にウェーブレット変換を適用して得られた低周波成分から算出されるフィルタ係数を合成することで生成する。低周波成分は、原画像の画像信号より解像度の低い画像信号である。原画像より低い解像度の画像信号から算出されたフィルタ係数は、原画像信号と同じ解像度の画像信号から算出されるフィルタ係数より、より広範囲の画素値を参照して生成されている。また、原画像より低い解像度の画像信号は、当該解像度の画像よりノイズが抑圧されているため、フィルタ係数算出時におけるノイズの影響が原画像信号と同じ解像度の画像信号より少ない。よって、ノイズの影響で画像を構成するエッジを不鮮明にするようなフィルタ係数を設定することが少なくなる。加えて、本実施形態の画像信号処理装置は、フィルタ係数の補正に必要な広範囲の画像特徴量の計算を行う必要がないため、計算コストの増大を抑えることができる。
＜第四実施形態＞
第四実施形態は、ストラクチャ・テクスチャ分離処理時に用いるフィルタの集合を、画像を構成する各点の画素値の勾配強度の集合（以下、「勾配強度の集合」という。）により補正する画像信号処理装置に関する実施形態である。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図７は、第四実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【０１０５】
同図（ａ）に示すように、第四実施形態の画像信号処理装置は、画像信号入力部０３１と、画像信号処理部０３２と、画像信号出力部０３３とを備える。
【０１０６】
画像信号入力部０３１と画像信号出力部０３３については、第三実施形態の画像信号処理装置と同様である。
【０１０７】
画像信号処理部０３２は、同図（ｂ）に示すように、ＷＴ部１３１と、ＩＷＴ部２３１と、第一ＳＴＤ部３３１と、第二ＳＴＤ部３３２と、第一ＴＣ縮退部４３１と、第二ＴＣ縮退部４３２と、を備える。画像信号処理部０３２は、さらに、第一合成部５３１と、第二合成部５３２と、ＷＣ縮退部６３１と、フィルタ係数算出部７３０と、を備える。画像信号処理部０３２は、さらに、第一勾配強度算出部９３１と、第二勾配強度算出部９３２と、勾配強度合成部１０３０と、フィルタ補正部１１３０とを備える。なお、ＷＴ変換の階層は任意であるが、ここでは１階層の場合を示している。
【０１０８】
本実施形態が、第三実施形態と異なる点を、同図（ｂ）において点線で囲み、「特徴箇所」と表示してある。従い、第三実施形態と共通な部分は説明を省略し、以下、この点を中心に説明する。
【０１０９】
フィルタ係数算出部７３０は、再構成画像信号ＬＬ０’を用いてフィルタ係数の集合ｈ０を算出し、フィルタ補正部１１３０に出力する。
【０１１０】
第一勾配強度算出部９３１は、ＷＴ部１３１から入力されるウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１を用いて、画像中の各点αにおける勾配強度の集合を算出する。画像中の各点αにおける勾配強度の集合は、例えば非特許文献６の手法で算出される、画像中の各点αにおける勾配強度の集合
2016075914.tif 000016
である。勾配強度の集合ｇ１は勾配強度合成部１０３０に出力される。低周波成分ＬＬ１は第一ＳＴＤ部３３１に出力される。
【０１１１】
第一勾配強度算出部９３１は第一ＳＴＤ部３３１と共通であっても構わない。
【０１１２】
第二勾配強度算出部９３２は、再構成画像信号ＬＬ０’を用いて、同様の手法により、画像中の各点αにおける勾配強度の集合
2016075914.tif 000017
を求め、勾配強度合成部１０３０に出力する。
【０１１３】
勾配強度合成部１０３０は、勾配強度の集合ｇ０とｇ１とを合成し、合成された勾配強度の集合ｇ０’を作成し、フィルタ補正部１１３０に出力する。
【０１１４】
フィルタ補正部１１３０は、合成された勾配強度の集合ｇ０’を用いて、フィルタ係数の集合ｈ０を補正し、補正されたフィルタ係数の集合ｈ０’を作成する。補正されたフィルタ係数の集合ｈ０’は第二ＳＴＤ部３３２に出力される。
【０１１５】
非特許文献６記載の勾配強度の集合を求める手法について説明する。非特許文献６の手法は、非特許文献５のＤＴＶＦにおけるフィルタ係数導出過程に、新たな評価軸を導入したものである。具体的には、式（９）で定義する局所変動量によって算出されるＤＴＶＦの正規化前のフィルタ係数ｗαγ（ｕ）を、下記式（１３）のように補正する。
2016075914.tif 000018
【０１１６】
ここで、ｇαγは、画素αから、画素αに隣接する画素γ方向への画素値の勾配の強さである。ｇαγは、下記式（１４）及び式（１５）のように算出される。その算出の際に、低周波成分ＬＬ３の画素αにおいて計算される非特許文献７のＨａｒｒｉｓ行列（構造テンソル）の固有値λα、０、λα、１、および固有ベクトルｅα、０、ｅα、１を用いる。
2016075914.tif 000019
2016075914.tif 000020
【０１１７】
なお、Ｈａｒｒｉｓ行列の固有値および固有ベクトルは、それぞれ、注目画素を中心とした数画素範囲の勾配強度および勾配の方向を示す。
【０１１８】
また、式（１３）の関数Ｆ（ｇαγ）は様々な形態をとり得るが、基本的には、ｇαγが小さいときにはＦ（ｇαγ）が大きな値をとり、ｇαγが大きいときにはＦ（ｇαγ）は小さな値をとるように設計すればよい。つまり、勾配が大きな方向についてはフィルタ係数を小さくすることで、エッジをまたぐ処理によるエッジのボケの発生を抑制できる。
【０１１９】
勾配強度合成部１０３０は、上記手法により求めた勾配強度の集合ｇ０及びｇ１を下記手法により合成する。
【０１２０】
画素位置α＝（ｉ、ｊ）での式（１４）のｇαγをｇ０、αγとする。また、第一勾配強度算出部９３１におけるＬＬ１から求める式（１４）のｇαγについて、画素位置α’＝（ｉ／２、ｊ／２）とその近傍画素γ’∈Ｎ（α’）における勾配強度をｇ１、α’γ’とすると、フィルタ係数の補正で用いる合成されたｇαγは
2016075914.tif 000021
で表される。ここで、ｃ０は合成比率であり、０≦ｃ０≦１である。ｃ０はユーザが設定するパラメータとして与えてもよいし、適応的に定まる値としてもよい。たとえば、注目画素とその周辺の画素の画素値の分散を計算し、分散が小さい領域ほど、当該解像度より低い解像度のフィルタ係数の重みを大きくするようにしてもよい。
【０１２１】
第二ＳＴＤ部３３２は、補正されたフィルタ係数の集合ｈ０’を用いて、再構成画像信号ＬＬ０’についてストラクチャ・テクスチャ分離を行う。
【０１２２】
フィルタ係数算出部７３０、第二勾配強度算出部７３２、勾配強度合成部１０３０及び第二ＳＴＤ部のうちの二以上は共通にすることもできる。
［本実施形態の画像信号処理方法］
図８は、第四実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。同図では、第三実施形態の画像信号処理装置と異なる点を、点線で囲み、「特徴箇所」と表示してある。すなわち、以下の点が異なる。
第一勾配強度算出部９３１は、低周波成分から勾配強度の集合を算出する（Ｓ３０２）。
フィルタ係数算出部７３０は、逆ウェーブレット変換後の画像信号からフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ３０８）。
第二勾配強度算出部９３２は、逆ウェーブレット変換後の画像信号から勾配強度の集合を算出する（Ｓ３０９）。
勾配強度合成部１０３０は、低周波成分から算出した勾配強度の集合と、逆ウェーブレット変換後の画像信号から算出した勾配強度の集合とを合成する（Ｓ３１０）。
フィルタ補正部１１３０は、Ｓ３１０で合成した勾配強度の集合を用いて、Ｓ３０８で求めたフィルタ係数の集合を補正する（Ｓ３１１）。
第二ＳＴＤ部３３２は、Ｓ３１１で補正したフィルタ係数の集合を用いて、逆ウェーブレット変換後の画像信号にストラクチャ・テクスチャ分解を適用する（Ｓ３１２）。
【０１２３】
［本実施形態の効果］
本実施形態の画像信号処理装置は、原画像より低い解像度の画像信号である低周波成分について算出した勾配強度の集合と、原画像と同じ解像度の画像信号である再構成画像信号を用いて算出した勾配強度の集合とを合成する。そして、合成した勾配強度の集合を用いてフィルタ係数の集合を補正する。ここで、原画像と同じ解像度の画像信号である再構成画像信号を用いて算出した勾配強度は、隣接する画素間との局所的な変動量を評価する指標であり。また、原画像より低い解像度の画像信号である低周波成分について算出した勾配強度は、広範囲の画素値の変動を評価する指標である。従い、補正後のフィルタ係数は、より広範囲の画素値変動を考慮したものとなっている。このため、画像中のエッジがノイズ除去により不鮮明にならないようにエッジの維持性能を向上させることができる。加えて、原画像より低い解像度の画像信号を用いての計算なので、計算量が少なく、計算コストを抑えることができる。
＜第五実施形態＞
第五実施形態は、ウェーブレット変換により得られた高周波成分にデノイズ処理を行う場合である。なお、本実施形態において、ウェーブレット変換の階層は任意であるが、ここでは１階層の場合について説明する。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図９は、第五実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。
【０１２４】
本実施形態の画像信号処理装置は、同図（ａ）に示したように、画像信号入力部０４１と画像信号処理部０４２と画像信号出力部０４３とを備える。
【０１２５】
画像信号入力部０４１及び画像信号出力部０４３については、第二実施形態の対応する部分と同様である。
【０１２６】
画像信号処理部０４２は、同図（ｂ）に示されるように、ＷＴ部１４１と、ＩＷＴ部２４１と、第一ＳＴＤ部３４１と、第二ＳＴＤ部３４２と、第一ＴＣ縮退部４４１と、第二ＴＣ縮退部４４２と、を備える。画像信号処理部０４２は、さらに、第一合成部５４１と、第二合成部５４２と、ＷＣ（Ｗａｖｅｌｅｔ
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ウェーブレット係数））縮退部６４１と、を備える。画像信号処理部０４２は、さらに、第一フィルタ係数算出部７４１と、第二フィルタ係数算出部７４２と、フィルタ係数合成部８４０と、を備える。
【０１２７】
第三実施形態の画像信号処理装置との違いは、同図（ｂ）において点線で囲い、「特徴箇所」と表示した部分、すなわちＷＴ部１４１におけるウェーブレット変換による高周波成分について、ＷＣ縮退部６４１において縮退処理をする部分である。その他については第三実施形態の場合と同様であるので、ここでは説明を省略し、上記特徴箇所に関連する部分について説明する。
【０１２８】
ＷＴ部１４１は、画像信号入力部０４１から入力される原画像信号ｆｉｎに対して、１階層のウェーブレット変換を適用し、ウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１と高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を算出する。そして、第一ＳＴＤ部３４１に低周波成分ＬＬ１を、ＷＣ縮退部６４１に高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を出力する。
【０１２９】
ＷＣ縮退部６４１は、ＷＴ部１４１から入力されるウェーブレット変換の高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１に対し、式（１）、あるいは式（２）の縮退処理を適用し、補正された高周波成分ＬＨ１’、ＨＬ１’、ＨＨ１’を算出する。そして、補正後の高周波成分ＬＨ１’、ＨＬ１’、ＨＨ１’をＩＷＴ部２４１に出力する。
【０１３０】
ＩＷＴ部２４１は、逆ウェーブレット変換を用いて、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’の生成を行う。その生成は、第一合成部５４１から入力される補正後の低周波成分ＬＬ１’と、ＷＣ縮退部６４１から入力される補正後の高周波成分ＬＨ１’、ＨＬ１’、ＨＨ１’とから行う。この再構成画像信号ＬＬ０’は、入力画像ｆｉｎと同じ解像度の画像である。そして、ノイズが除去された再構成画像信号ＬＬ０’を第二ＳＴＤ部３４２に出力する。
［本実施形態の画像信号処理方法］
図１０は、第五実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。同図では、第三実施形態の画像信号処理装置と異なる点を、点線で囲み、「特徴箇所」と表示してある。すなわち、ＷＣ縮退部６４１は、本実施形態は、ウェーブレット変換で得られた高周波成分に対しては、縮退処理を適用し、補正された高周波成分を得る（Ｓ４０５）という点が異なる。
［本実施形態の効果］
本実施形態は、まず、第三実施形態と同じ効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、ウェーブレット変換後の高周波成分に対してもデノイズ処理をしているので、一層ノイズの少ない画像信号を得ることができる。
＜第六実施形態＞
第六実施形態は、第五実施形態におけるウェーブレット変換を多段階にするものである。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図１１は、第六実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。ここでは、行うウェーブレット変換が３段階の場合について説明する。
【０１３１】
同図（ａ）に示したように、第六実施形態の画像信号処理装置は、画像信号入力部０５１と画像信号処理部０５２と画像信号出力部０５３とを備える。
【０１３２】
画像信号入力部０５１と画像信号出力部０５３については、第二実施形態の画像信号処理装置と同様である。
【０１３３】
画像信号処理部０５２は、同図（ｂ）に示すように、第一ＷＴ部１５１と、第二ＷＴ部１５２と、第三ＷＴ部１５３と、第一ＷＣ縮退部６５１と、第二ＷＣ縮退部６５２と、第三ＷＣ縮退部６５３と、第一ＩＷＴ部２５１と、を備える。画像信号処理部０５２は、さらに、第二ＩＷＴ部２５２と、第三ＩＷＴ部２５３と、第一ＳＴＤ部３５１と、第二ＳＴＤ部３５２と、第三ＳＴＤ部３５３と、第四ＳＴＤ部３５４と、第一ＴＣ縮退部４５１と、を備える。画像信号処理部０５２は、さらに、第二ＴＣ縮退部４５２と、第三ＴＣ縮退部４５３と、第四ＴＣ縮退部４５４と、を備える。さらに、第一合成部５５１と、第二合成部５５２と、第三合成部５５３と、第四合成部５５４と、第一フィルタ係数算出部７５１と、第二フィルタ係数算出部７５２と、第三フィルタ係数算出部７５３と、第四フィルタ係数算出部７５４と、を備える。さらに、第一フィルタ係数合成部８５１と、第二フィルタ係数合成部８５２と、第三フィルタ係数合成部８５３と、を備える。なお、本実施形態では、３階層のウェーブレット変換の例を示しているが、ウェーブレット変換の階層数は任意に設定できる。
【０１３４】
以下、各部の動作について記す。
【０１３５】
第一ＷＴ部１５１は、画像信号入力部０５１から入力される原画像信号ｆｉｎに対して、１階層のウェーブレット変換を適用し、ウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１と高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を算出する。そして、第二ＷＴ部１５２に低周波成分ＬＬ１を、ＷＣ縮退部６５３に高周波成分ＬＨ１、ＨＬ１、ＨＨ１を出力する。
【０１３６】
ここで、低周波成分ＬＬ１は、原画像信号ｆｉｎより、ウェーブレット変換上１階層低い解像度を持つ画像信号である。
【０１３７】
第二ＷＴ部１５２は、第一ＷＴ部１５１から入力される第一階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ１に対して、１階層のウェーブレット変換を適用し、低周波成分ＬＬ２と高周波成分ＬＨ２、ＨＬ２、ＨＨ２を算出する。そして、第三ＷＴ部１５３に低周波成分ＬＬ２を、第二ＷＣ縮退部４５２に高周波成分ＬＨ２、ＨＬ２、ＨＨ２を出力する。
【０１３８】
ここで、低周波成分ＬＬ２は、低周波成分ＬＬ１より、ウェーブレット変換上１階層低い解像度を持つ画像信号である。すなわち、低周波成分ＬＬ２は、原画像信号ｆｉｎより、ウェーブレット変換上２階層低い解像度を持つ画像信号である。
【０１３９】
第三ＷＴ部１５３は、第二ＷＴ部１５２から入力される第二階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ２に対して、１階層のウェーブレット変換を適用し、低周波成分ＬＬ３と高周波成分ＬＨ３、ＨＬ３、ＨＨ３を算出する。そして、第一フィルタ係数算出部７５１に低周波成分ＬＬ３を、ＷＣ縮退部６５１に高周波成分ＬＨ３、ＨＬ３、ＨＨ３を出力する。
【０１４０】
ここで、低周波成分ＬＬ３は、低周波成分ＬＬ２より、ウェーブレット変換上１階層低い解像度を持つ画像信号である。すなわち、低周波成分ＬＬ３は、原画像信号ｆｉｎより、ウェーブレット変換上３階層低い解像度を持つ画像信号である。
【０１４１】
第一フィルタ係数算出部７５１は、第三ＷＴ部１５３から入力されるウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ３を用いてフィルタ係数を算出する。すなわち、ＤＴＶＦにおいて、式（６）および式（７）で算出されるフィルタ係数の集合
2016075914.tif 000022
を第一フィルタ係数合成部８５１に出力する。低周波成分ＬＬ３は第一ＳＴＤ部３５１に出力される。
【０１４２】
第一ＳＴＤ部３５１は、第三ＷＴ部１５３から入力される第三階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ３を、第五実施形態におけるＳＴＤ部３２１と同様の処理で、ストラクチャ成分ｕ３とテクスチャ成分ｖ３に分離する。そして、ストラクチャ成分ｕ３を第一合成部５５１に、テクスチャ成分ｖ３を第一ＴＣ縮退部４５１に出力する。
【０１４３】
第一ＴＣ縮退部４５１は、ＳＴＤ部３５１から入力されるテクスチャ成分ｖ３に対し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ３’を生成する。そして、生成されたテクスチャ成分ｖ３’を第一合成部５５１に出力する。
【０１４４】
第一合成部５５１は、第一ＳＴＤ部３５１から入力されるストラクチャ成分ｕ３と、第一ＴＣ縮退部４５１から入力されるノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ３’に対し、補正された第三階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ３’の生成を行う。その生成は、第五実施形態における合成部５２１と同様の処理により行う。そして、補正後の第三階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ３’を第一ＩＷＴ部２５１に出力する。
【０１４５】
第一ＷＣ縮退部６５１は、第三ＷＴ部１５３から入力される第三階層のウェーブレット変換の高周波成分ＬＨ３、ＨＬ３、ＨＨ３に対し、補正された第三階層のウェーブレット変換の高周波成分ＬＨ３’、ＨＬ３’、ＨＨ３’を算出する。そして、補正後の第三階層のウェーブレット変換の高周波成分ＬＨ３’、ＨＬ３’、ＨＨ３’を第一ＩＷＴ部２５１に出力する。
【０１４６】
第一ＩＷＴ部２５１は、低周波成分ＬＬ３’と、高周波成分ＬＨ３’、ＨＬ３’、ＨＨ３’から、逆ウェーブレット変換を用いて、ノイズが除去された第二階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ２’を生成する。ここで、低周波成分ＬＬ３’は、第一合成部５５１から入力される補正後の第三階層のウェーブレット変換の低周波成分である。また、高周波成分ＬＨ３’、ＨＬ３’、ＨＨ３’は、第一ＷＣ縮退部６５１から入力される補正後の第三階層のウェーブレット変換の高周波成分である。そして、ノイズが除去された第二階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ２’を、第二フィルタ係数算出部７５２に出力する。
【０１４７】
第二フィルタ係数算出部７５２は、低周波成分ＬＬ２’から、フィルタ係数の集合ｈ２を、第一フィルタ係数合成部８５１に出力する。低周波成分ＬＬ２’は第二ＳＴＤ部３５２に出力される。
【０１４８】
第一フィルタ係数合成部８５１は、フィルタ係数の集合ｈ３及びｈ２を合成し、フィルタ係数の集合ｈ２’を作成し、第二ＳＴＤ部３５２に出力する。
【０１４９】
第二ＳＴＤ部３５２は、第一ＩＷＴ部２５１から入力される補正後の第二階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ２’の、ストラクチャ成分ｕ２とテクスチャ成分ｖ２とへの分離を行う。その分離は、第一フィルタ係数合成部８５１から入力されるフィルタ係数の集合ｈ２’を用いて行う。そして、ストラクチャ成分ｕ２は第二合成部５５２に、テクスチャ成分ｖ２は第二ＴＣ縮退部４５２にそれぞれ出力される。また、フィルタ係数の集合
2016075914.tif 000023
は第二フィルタ係数合成部８５２に出力される。
【０１５０】
第二ＴＣ縮退部４５２は、第二ＳＴＤ部３５２から入力されるテクスチャ成分ｖ２に対し、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ２’を生成する。そして、生成されたテクスチャ成分ｖ２’は第二合成部５５２に出力される。
【０１５１】
第二合成部５５２は、第二ＳＴＤ部３５２から入力されるストラクチャ成分ｕ２と、第二ＴＣ縮退部４５２から入力されるノイズが抑圧されたテクスチャ成分ｖ２’に対し、補正された第二階層のウェーブレット変換の低周波成分ＬＬ２’’を生成する。そして、補正後の低周波成分ＬＬ２’’を第二ＩＷＴ部２５２に出力する。
【０１５２】
以下、入力画像と同じ解像度になるまで同様の処理を繰り返すことで出力画像ｆｏｕｔを得る。
【０１５３】
第一フィルタ係数算出部７５１と第一ＳＴＤ部３５１は共通にすることもできる。
【０１５４】
第二フィルタ係数算出部７５２、第一フィルタ係数合成部８５１及び第二ＳＴＤ部３５２のうちの二又は三は共通にすることもできる。
【０１５５】
第三フィルタ係数算出部７５３、第二フィルタ係数合成部８５２及び第三ＳＴＤ部３５３のうちの二又は三は共通にすることもできる。
【０１５６】
第四フィルタ係数算出部７５４、第三フィルタ係数合成部８５３及び第四ＳＴＤ部３５４のうちの二又は三は共通にすることもできる。
【０１５７】
［本実施形態の画像信号処理方法］
図１２は、第六実施形態の画像信号処理方法の動作を表わすフローチャートである。ここでは、行うウェーブレット変換がＬ段階の場合について説明する。図１１に表した画像信号処理部０５２の場合はＬ＝３である。
【０１５８】
まず、入力画像にＬ階層の多重解像度ウェーブレット変換を適用する（Ｓ５０１）。次に、注目する階層ｌをｌ＝Ｌと設定する（Ｓ５０２）。そして、第ｌ階層の低周波成分を用いてフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ５０３）。次に、第ｌ階層の低周波成分に対し、第一ＳＴＤ部３５１に関して説明した手順でストラクチャ・テクスチャ分解を適用し、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ５０４）。そして、第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分から、第一ＴＣ縮退部４５１について説明した手順でノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ５０５）。さらに、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分とノイズが抑圧された第ｌ階層のテクスチャ成分を、第一合成部５５１について説明した手順で合成し、補正された第ｌ階層の低周波成分を得る（Ｓ５０６）。次に、ウェーブレット変換で得られた高周波成分に対しては、ＷＣ縮退部６５１に関して説明した手順で縮退処理を適用し、補正された高周波成分を得る（Ｓ５０７）。こうして補正された第ｌ階層の低周波成分と高周波成分を用いて逆ウェーブレット変換を適用し、第ｌ−１階層の低周波成分を得る（Ｓ５０８）。さらに、注目する階層を上げるために、ｌの値を一つ減らす（Ｓ５０９）。そして、第ｌ階層の低周波成分（Ｓ５０９でｌの値を一つ減らしているため、Ｓ５０３で用いた低周波成分よりは一つ上の階層の低周波成分になる。）からフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ５１０）。次に、Ｓ５０３で算出したフィルタ係数の集合とＳ５１１で算出したフィルタ係数の集合とを合成する（Ｓ５１１）。そして、第ｌ階層の低周波成分に対し、合成したフィルタ係数を用い、第二ＳＴＤ部３５２に関して説明した手順を適用して、ストラクチャ・テクスチャ分解を行い、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ５１２）。さらに、第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分に対し、第二ＴＣ縮退部４５２について説明した手順を適用して、ノイズが抑圧された第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分を得る（Ｓ５１３）。次に、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分と、ノイズが抑圧された第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分とを合成して補正された第ｌ階層の低周波成分を生成する（Ｓ５１４）。もし、ｌが０より大きい場合は、Ｓ５０７の直前に戻って処理を継続する（Ｓ５１５−Ｙｅｓ）。ｌが０の場合は、処理を終了する（Ｓ５１５−Ｎｏ）。
【０１５９】
尚、上述した説明からも明らかなように、各部をハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、プログラムメモリに格納されているプログラムで動作するプロセッサによって、上述した実施の形態と同様の機能、動作を実現させる。また、上述した実施の形態の一部の機能のみをコンピュータプログラムにより実現することも可能である。
［本実施形態の効果］
本実施形態の画像信号処理装置は、第四実施形態の画像信号処理装置の画像信号処理を多重解像度に拡張したものである。従い、第四実施形態の画像信号処理装置の効果に加えて、様々な周波数のノイズに対してより有効なノイズ除去が可能という効果が得られる。
［第七実施形態］
第七実施形態は、第六実施形態に、第四実施形態の技術を組み合わせた画像信号処理装置に関する実施形態である。
［本実施形態の画像信号処理装置］
図１３は、第七実施形態の画像信号処理装置を表わす概念図である。ここでは、行うウェーブレット変換の階層が３段階の場合について説明する。
【０１６０】
本実施形態の画像信号処理装置は、画像信号入力部０６１と画像信号処理部０６２と画像信号出力部０６３とを備える。
【０１６１】
画像信号入力部０６１と画像信号出力部０６３については、第二実施形態の画像信号処理装置と同様である。
【０１６２】
画像信号処理部０６２は、同図（ｂ）に示すように、第一ＷＴ部１６１と、第二ＷＴ部１６２と、第三ＷＴ部１６３と、第一ＷＣ縮退部６６１と、第二ＷＣ縮退部６６２と、第三ＷＣ縮退部６６３と、第一ＩＷＴ部２６１と、を備える。さらに、第二ＩＷＴ部２６２と、第三ＩＷＴ部２６３と、第一ＳＴＤ部３６１と、第二ＳＴＤ部３６２と、第三ＳＴＤ部３６３と、第四ＳＴＤ部３６４と、を備える。さらに、第一ＴＣ縮退部４６１と、第二ＴＣ縮退部４６２と、第三ＴＣ縮退部４６３と、第四ＴＣ縮退部４６４と、第一合成部５６１と、第二合成部５６２と、第三合成部５６３と、第四合成部５６４と、を備える。さらに、第一フィルタ係数算出部７６１と、第二フィルタ係数算出部７６２と、第三フィルタ係数算出部７６３と、第一勾配強度算出部９６１と、第二勾配強度算出部９６２と、第三勾配強度算出部９６３と、第四勾配強度算出部９６４と、を備える。さらに、第一勾配強度合成部１０６１と、第二勾配強度合成部１０６２と、第三勾配強度合成部１０６３と、を備える。なお、本実施形態では、３階層のウェーブレット変換の例を示しているが、ウェーブレット変換の階層数は任意に設定できる。
【０１６３】
本実施形態においては、上記各構成要素は、第四実施形態及び第五実施形態の対応する構成要素と同じ動作をするため、説明を省略する。
【０１６４】
なお、第一勾配強度算出部９６１と第一ＳＴＤ部３６１は共通にすることもできる。
【０１６５】
第一フィルタ係数算出部７６１、第二勾配強度算出部９６２、第一勾配強度合成部１０６１、第一フィルタ補正部１１６１、及び第二ＳＴＤ部３６２のうちの二以上は共通にすることもできる。
【０１６６】
第二フィルタ係数算出部７６２、第三勾配強度算出部９６３、第二勾配強度合成部１０６２、第二フィルタ補正部１１６２、及び第三ＳＴＤ部３６３のうちの二以上は共通にすることもできる。
【０１６７】
第三フィルタ係数算出部７６３、第四勾配強度算出部９６４、第三勾配強度合成部１０６３、第三フィルタ補正部１１６３、及び第四ＳＴＤ部３６４のうちの二以上は共通にすることもできる。
［本実施形態の画像信号処理方法］
続いて、本実施形態の画像信号処理方法について説明する。図１４は、本実施形態の画像信号処理方法を示すフローチャートである。ここでは、行うウェーブレット変換の階層がＬ段階の場合について説明する。図１３に表した画像信号処理部０６２の場合はＬ＝３である。
【０１６８】
はじめに、入力画像にＬ階層の多重解像度ウェーブレット変換を適用する（Ｓ６０１）。注目する階層ｌをｌ＝Ｌと設定する（Ｓ６０２）。第ｌ階層の低周波成分から、勾配強度の集合を算出する（Ｓ６０３）。
【０１６９】
さらに、第ｌ階層の低周波成分に対し、ストラクチャ・テクスチャ分解を適用し、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ６０４）。さらに、第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分から、ノイズが抑圧されたテクスチャ成分を得る（Ｓ６０５）。そして、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分とノイズが抑圧された第ｌ階層のテクスチャ成分を合成し、補正された第ｌ階層の低周波成分を得る（Ｓ６０６）。一方、ウェーブレット変換で得られた高周波成分に対しては、補正された高周波成分を得る（Ｓ６０７）。こうして補正された第ｌ階層の低周波成分と高周波成分を用いて逆ウェーブレット変換を適用し、第ｌ−１階層の低周波成分を得る（Ｓ６０８）。そして、注目する階層を上げるために、ｌの値を一つ減らす（Ｓ６０９）。第ｌ階層の低周波成分から勾配強度の集合を算出する（Ｓ６１０）。第ｌ階層の低周波成分からフィルタ係数の集合を算出する（Ｓ６１１）。さらに、Ｓ６０３で求めた勾配強度の集合とＳ６１０で求めた勾配強度の集合とを合成する（Ｓ６１２）。Ｓ６１２で求めた勾配強度の集合を用いて、Ｓ６１１で求めたフィルタ係数の集合を補正する（Ｓ６１３）。続いて、第ｌ階層の低周波成分に対し、ストラクチャ・テクスチャ分解を適用して、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分とテクスチャ成分を得る（Ｓ６１４）。さらに、第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分に対し、ノイズが抑圧された第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分を得る（Ｓ６１５）。そして、第ｌ階層の低周波成分のストラクチャ成分と、ノイズが抑圧された第ｌ階層の低周波成分のテクスチャ成分とを合成して補正された第ｌ階層の低周波成分を生成する（Ｓ６１６）。もし、ｌが０より大きい場合は、Ｓ６０７の直前に戻って処理を継続する（Ｓ６１７−Ｙｅｓ）。ｌが０の場合は、処理を終了する（Ｓ６１７−Ｎｏ）。
［本実施形態の効果］
本実施形態の画像信号処理装置は、第四実施形態の画像信号処理装置に第五実施形態のＷＣ縮退部を追加した上で、その画像信号処理を多重解像度に拡張したものである。従い、第四実施形態及び第五実施形態の画像信号処理装置の効果に加えて、様々な周波数のノイズに対してより有効なノイズ除去が可能になるという効果が得られる。
【０１７０】
以上好ましい実施形態をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。
【０１７１】
また、上記の実施形態において説明した各図面中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【０１７２】
また、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
原画像の画像信号を入力する画像信号入力部と、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成するウェーブレット変換部と、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離する第一ストラクチャ・テクスチャ分離部と、
前記第一テクスチャ成分についてノイズを除去し、当該処理後の第一テクスチャ成分を生成するテクスチャ成分縮退部と、
前記第一ストラクチャ成分と前記補正後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成する第一合成部と、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する逆ウェーブレット変換部と、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離する第二ストラクチャ・テクスチャ分離部と、
前記第二テクスチャ成分についてノイズを除去し、当該処理後の第二テクスチャ成分を生成する第二テクスチャ成分縮退部と、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する第二合成部と、
前記補正後の画像信号を出力する画像信号出力部と、
を備える画像信号処理装置。
（付記２）
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を、前記逆ウェーブレット変換後の画像信号から算出する第一フィルタ係数算出手段をさらに備える、付記１記載の画像信号処理装置。
（付記３）
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を、前記低周波成分から算出する第二フィルタ係数算出手段をさらに備える、付記２記載の画像信号処理装置。
（付記４）
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際の前記フィルタ係数を、前記第一フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数と、前記第二フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数とを合成することにより求めるフィルタ係数合成手段をさらに備える、付記３記載の画像信号処理装置。
（付記５）
前記第二ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際の前記フィルタ係数の補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、逆ウェーブレット変換後の画像信号から求める第一勾配強度算出手段をさらに備える、付記２記載の画像信号処理装置。
（付記６）
前記補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記低周波成分から求める第二勾配強度算出手段をさらに備える、付記５記載の画像信号処理装置。
（付記７）
前記補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記第一勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度と、前記第二勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度とを合成することにより求める勾配強度合成手段をさらに備える、付記６記載の画像信号処理装置。
（付記８）
前記高周波成分のノイズを除去するウェーブレット係数縮退部をさらに備える付記１乃至７のうちのいずれか１に記載された画像信号処理装置。
（付記９）
前記低周波成分をウェーブレット変換することにより第二低周波成分と第二高周波成分とを生成する第二ウェーブレット変換部と、
前記第二低周波成分を、第三ストラクチャ成分と、第三テクスチャ成分とに分離する第三ストラクチャ・テクスチャ分離部と、
前記第三テクスチャ成分についてその値を補正し、補正後の第三テクスチャ成分を生成する第三テクスチャ成分縮退部と、
前記第三ストラクチャ成分と、前記補正後の第三テクスチャ成分を合成し合成後の第二低周波成分を生成する第三合成部と、
前記第二高周波成分と前記合成後の第二低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、第二逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する逆ウェーブレット変換部と、
前記第二逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第四ストラクチャ成分と、第四テクスチャ成分とに分離する第四ストラクチャ・テクスチャ分離部と、
前記第四テクスチャ成分についてその値を補正し、補正後の第四テクスチャ成分を生成する第四テクスチャ成分縮退部と、
前記第四ストラクチャ成分と、前記補正後の第四テクスチャ成分とを合成し、第二画像信号処理信号を生成する第四合成部をさらに備える付記１乃至８のうちのいずれか一に記載の画像信号処理装置。
（付記１０）
前記第三ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第三ストラクチャ成分と、前記第三テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を、前記第二逆ウェーブレット変換後の画像信号から算出する第三フィルタ係数算出手段をさらに備える、付記９記載の画像信号処理装置。
（付記１１）
前記第三ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第三ストラクチャ成分と、前記第三テクスチャ成分とに分離する際の前記フィルタ係数を、前記フィルタ係数合成手段において合成したフィルタ係数と、前記第三フィルタ係数算出手段で算出したフィルタ係数とを合成する、第二フィルタ係数合成手段をさらに備える、付記１０記載の画像信号処理装置。
（付記１２）
前記第三ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第三ストラクチャ成分と、前記第三テクスチャ成分とに分離する際の前記フィルタ係数の補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記第二逆ウェーブレット変換部における逆ウェーブレット変換後の画像信号から求める第三勾配強度算出手段をさらに備える、付記１０記載の画像信号処理装置。
（付記１３）
前記補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記勾配強度合成手段において合成した画像中の各点における画素値の勾配強度と、前記第三勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度とを合成することにより求める第二勾配強度合成手段をさらに備える、付記１２記載の画像信号処理装置。
（付記１４）
前記第二高周波成分のノイズを除去する処理をする第二ウェーブレット係数縮退部をさらに備える付記９乃至１３のうちのいずれか１に記載された画像信号処理装置。
（付記１５）
原画像の画像信号を入力する画像信号入力部と、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより第１低周波成分と第１高周波成分とを生成する第１ウェーブレット変換部と、
前記低周波成分をウェーブレット変換することにより第２低周波成分と第２高周波成分とを生成する第二ウェーブレット変換部と、
第２低周波成分と第２高周波成分を用いて第１低周波成分からノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段によりノイズを除去した第１低周波成分と前記第二高周波成分または前記第２高周波成分を処理して得られた処理後の第２高周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する第１逆ウェーブレット変換部と、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第１ストラクチャ成分と、第１テクスチャ成分とに分離する第１ストラクチャ・テクスチャ分離部と、
前記第１テクスチャ成分についてノイズを除去し、当該処理後の第１テクスチャ成分を生成する第１テクスチャ成分縮退部と、
前記第１ストラクチャ成分と、前記補正後の第１テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する第１合成部と、
前記補正後の画像信号を出力する画像信号出力部と、
を備える画像信号処理装置。
（付記１６）
前記ノイズ除去手段が、
前記第２低周波成分を第２ストラクチャ成分と第２テクスチャ成分とに分離する第２ストラクチャ・テクスチャ分離部と、
前記第２テクスチャ成分についてノイズを除去し、当該処理後の第２テクスチャ成分を生成する第２テクスチャ成分縮退部と、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する第２合成部と、
を備える付記１５記載の画像信号処理装置。
（付記１７）
前記ノイズ除去手段が、前記第２高周波成分のノイズを除去するウェーブレット係数縮退部を備える付記１５または１６に記載された画像信号処理装置。
（付記１８）
前記ストラクチャ・テクスチャ分離と、逆ウェーブレット変換と、縮退処理の組み合わせにより前記低周波成分のノイズを除去するノイズ除去手段を備える、付記１７記載の画像信号処理装置。
（付記１９）
前記第１逆ウェーブレット変換後の画像信号から前記第１ストラクチャ・テクスチャ分離部におけるストラクチャ・テクスチャ分離に用いるフィルタ係数を算出する第１フィルタ係数算出手段をさらに備える、付記１５乃至１８のいずれか一に記載の画像信号処理装置。
（付記２０）
前記第２低周波成分から前記第１ストラクチャ・テクスチャ分離部におけるストラクチャ・テクスチャ分離に用いるフィルタ係数を算出する第２フィルタ係数算出手段をさらに備える、付記１５乃至１９のいずれか一に記載の画像信号処理装置。
（付記２１）
前記第１フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数と、前記第２フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数とを合成するフィルタ係数合成手段をさらに備え、当該フィルタ係数合成手段により合成されたフィルタ係数を用いて前記第１ストラクチャ・テクスチャ分離部におけるストラクチャ・テクスチャ分離を行う、付記２０記載の画像信号処理装置。
（付記２２）
前記第１ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第１ストラクチャ成分と、前記第１テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記第１逆ウェーブレット変換部における逆ウェーブレット変換後の画像信号から求める第１勾配強度算出手段をさらに備える、付記１５乃至２１のいずれか一に記載の画像信号処理装置。
（付記２３）
前記第１ストラクチャ・テクスチャ分離部における、前記第１ストラクチャ成分と、前記第１テクスチャ成分とに分離する際のフィルタ係数を補正するための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記第２低周波成分、または前記第２低周波成分を処理して得られた処理後の第２低周波成分から求める第２勾配強度算出手段をさらに備える、付記２２に記載の画像信号処理装置。
（付記２４）
前記補正をするための画像中の各点における画素値の勾配強度を、前記第１勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度と、前記第２勾配強度数算出手段により算出した前記画像中の各点における画素値の勾配強度とを合成することにより求める勾配強度合成手段をさらに備える、付記２３記載の画像信号処理装置。
（付記２５）
前記フィルタ係数として、非線形ローパスフィルタのフィルタ係数を用いる付記２乃至８、１０乃至１４及び１８乃至２４のうちのいずれか１に記載の画像信号処理装置。
（付記２６）
前記ウェーブレット係数縮退部における高周波成分の補正が、その高周波成分を、符号を変えずに絶対値以下に補正する付記８記載の画像信号処理装置。
（付記２７）
前記第二ウェーブレット係数縮退部における第二高周波成分の補正が、その高周波成分を、符号を変えずに絶対値以下に補正する付記１４記載の画像信号処理装置。
（付記２８）
前記ウェーブレット係数縮退部における高周波成分の補正が、その高周波成分を、符号を変えずに絶対値以下に補正する付記１７記載の画像信号処理装置。
（付記２９）
前記第一フィルタ係数算出手段により求めたフィルタ係数と、前記第二フィルタ係数算出手段により求めたフィルタ係数との合成比率を、局所的な画素値の分散に基づいて決定する付記７記載の画像信号処理装置。
（付記３０）
前記フィルタ係数合成手段により合成したフィルタ係数と、前記第三フィルタ係数算出手段により求めたフィルタ係数との合成比率を、局所的な画素値の分散に基づいて決定する付記７記載の画像信号処理装置。
（付記３１）
前記第三フィルタ係数算出手段により求めたフィルタ係数と、前記第四フィルタ係数算出手段により求めたフィルタ係数を合成することにより求めたフィルタ係数を用い、その合成比率を、局所的な画素値の分散に基づいて決定する付記２４記載の画像信号処理装置。
（付記３２）
前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際に用いられるフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手段をさらに備え、前記フィルタ係数を、注目画素と、注目画素に隣接する画素間の変動量に基づく指標と、
注目画素を中心とする数画素範囲の画素値の勾配強度と勾配方向に基づく指標の合成により算出する、付記１記載の画像信号処理装置。
（付記３３）
前記第２ストラクチャ成分と、前記第２テクスチャ成分とに分離する際に用いられるフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手段をさらに備え、前記フィルタ係数を、注目画素と、注目画素に隣接する画素間の変動量に基づく指標と、
注目画素を中心とする数画素範囲の画素値の勾配強度と勾配方向に基づく指標の合成により算出する、付記１記載の画像信号処理装置。
（付記３４）
前記第１ストラクチャ成分と、前記第１テクスチャ成分とに分離する際に用いられるフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手段をさらに備え、前記フィルタ係数を、注目画素と、注目画素に隣接する画素間の変動量に基づく指標と、
注目画素を中心とする数画素範囲の画素値の勾配強度と勾配方向に基づく指標の合成により算出する、付記１５記載の画像信号処理装置。
（付記３５）
前記第二ストラクチャ成分と、前記第二テクスチャ成分とに分離する際に用いられるフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出手段をさらに備え、前記フィルタ係数を、前記低周波成分により算出された注目画素を中心とする数画素範囲の画素値の勾配強度と勾配方向に基づく指標を用いて算出する、付記１記載の画像信号処理装置。
（付記３６）
前記第一フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数と、前記第二フィルタ係数算出手段により算出したフィルタ係数とを合成する際の合成比率を、局所的な画素値の分散により決定する、付記４記載の画像信号処理装置。
（付記３７）
前記ストラクチャ・テクスチャ分離部が非線形ローパスフィルタをさらに備える付記１記載の画像信号処理装置。
（付記３８）
原画像信号をウェーブレット変換を用いて多重解像度分解する手段と、
最低解像度から順次、エッジ保存型の非線形ローパスフィルタを用いて、当該解像度の低周波成分を、画像中のエッジや平坦成分から構成されるストラクチャ成分と、ノイズや細かい模様からなるテクスチャ成分と、に分離する手段と、
前記分離されたテクスチャ成分の各値を符号を変えずにその絶対値以下に補正する手段と、
前記ストラクチャ成分と、前記補正されたテクスチャ成分と、を合成して、補正された前記当該解像度の低周波成分を生成する手段と、
当該解像度が原画像解像度よりも低い場合には、前記補正された当該解像度における低周波成分と、当該解像度における高周波成分と、から逆ウェーブレット変換によって当該解像度より一つ上の解像度の低周波成分を生成することを、
当該解像度が原画像と同じ解像度になるまで繰り返す手段と
を備える画像信号処理装置であって、
前記エッジ保存型の非線形ローパスフィルタのフィルタ係数算出において、当該解像度が最低解像度でないときは、当該解像度より低い解像度で算出された非線形ローパスフィルタのフィルタ係数を、当該解像度の非線形ローパスフィルタのフィルタ係数に合成することを特徴とする
画像信号処理装置。
（付記３９）
前記ストラクチャ・テクスチャ分離部が非線形ローパスフィルタを備え、前記非線形ローパスフィルタのフィルタ係数は、注目画素と、注目画素に隣接する画素間の変動量に基づく指標と、
注目画素を中心とする数画素範囲の画素値の勾配強度と勾配方向に基づく指標の合成によって算出されることを特徴とする付記１記載の画像信号処理装置。
（付記４０）
原画像の画像信号を入力するステップと、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成するステップと、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離するステップと、
前記第一テクスチャ成分からノイズを除去し、ノイズを除去後の第一テクスチャ成分を生成するステップと、
前記第一ストラクチャ成分と前記ノイズを除去後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成するステップと、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成するステップと、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離するステップと、
前記第二テクスチャ成分からノイズを除去し、ノイズを除去後の第二テクスチャ成分を生成するステップと、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成するステップと、
前記補正後の画像信号を出力するステップと、
を備える画像信号処理方法。
（付記４１）
原画像の画像信号を入力する処理と、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成する処理と、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離する処理と、
前記第一テクスチャ成分からノイズを除去し、当該ノイズを除去後の第一テクスチャ成分を生成する処理と、
前記第一ストラクチャ成分と前記補正後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成する処理と、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する処理と、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離する処理と、
前記第二テクスチャ成分からノイズを除去し、当該ノイズを除去後後の第二テクスチャ成分を生成する処理と、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する処理と、
前記補正後の画像信号を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる画像信号処理プログラム。
【０１７３】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０１７４】
この出願は、２０１４年１１月１３日に出願された日本出願特願２０１４−２３０３８１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１７５】
００１、０１１、０２１、０３１、０４１、０５１、０６１    画像信号入力部
００２、０１２、０２２、０３２、０４２、０５２、０６２    画像信号処理部
００３、０１３、０２３、０３３、０４３、０５３、０６３    画像信号出力部
１０１、１１１、１２１、１３１、１４１    ＷＴ部
１５１、１６１    第一ＷＴ部
１５２、１６２    第二ＷＴ部
１５３、１６３    第三ＷＴ部
２０１、２１１、２２１、２３１、２４１    ＩＷＴ部
２５１、２６１    第一ＩＷＴ部
２５２、２６２    第二ＩＷＴ部
２５３、２６３    第三ＩＷＴ部
３０１、３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１    第一ＳＴＤ部
３０２、３１２、３２２、３３２、３４２、３５２、３６２    第二ＳＴＤ部
３４３、３５３、３６３    第三ＳＴＤ部
３４４、３５４、３６４    第四ＳＴＤ部
４０１、４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、４６１    第一ＴＣ縮退部
４０２、４１２、４２２、４３２、４４２、４５２、４６２    第二ＴＣ縮退部
４４３、４５３、４６３    第三ＴＣ縮退部
４４４、４５４、４６４    第四ＴＣ縮退部
５０１、５１１、５２１、５３１、５４１、５５１、５６１    第一合成部
５０２、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２、５６２    第二合成部
５４３、５５３、５６３    第三合成部
５４４、５５４、５６４    第四合成部
６４１      ＷＣ縮退部
６５１、６６１      第一ＷＣ縮退部
６５２、６６２    第二ＷＣ縮退部
６５３、６６３    第二ＷＣ縮退部
７１０    フィルタ係数算出部
７２１、７４１、７５１、７６１    第一フィルタ係数算出部
７２２、７４２、７５２、７６２    第二フィルタ係数算出部
７５３、７６３    第三フィルタ係数算出部
７５４    第四フィルタ係数算出部
８２０、８３０、８４０    フィルタ係数合成部
８５１    第一フィルタ係数合成部
８５２    第二フィルタ係数合成部
８５３    第三フィルタ係数合成部
９３０    勾配強度算出部
９６１    第一勾配強度算出部
９６２    第二勾配強度算出部
９６３    第三勾配強度算出部
１０３０      勾配強度合成部
１０６１      第一勾配強度合成部
１０６２      第二勾配強度合成部
１０６３      第三勾配強度合成部
１１３０      フィルタ補正部
１１６１      第一フィルタ補正部
１１６２      第二フィルタ補正部
１１６３      第三フィルタ補正部
【図１】
2016075914.tif 000024
【図２】
2016075914.tif 000025
【図３】
2016075914.tif 000026
【図４】
2016075914.tif 000027
【図５】
2016075914.tif 000028
【図６】
2016075914.tif 000029
【図７】
2016075914.tif 000030
【図８】
2016075914.tif 000031
【図９】
2016075914.tif 000032
【図１０】
2016075914.tif 000033
【図１１】
2016075914.tif 000034
【図１２】
2016075914.tif 000035
【図１３】
2016075914.tif 000036
【図１４】
2016075914.tif 000037
【図１５】
2016075914.tif 000038
【図１６】
2016075914.tif 000039
【図１７】
2016075914.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月18日(2017.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
原画像の画像信号を入力する処理と、
前記画像信号をウェーブレット変換することにより低周波成分と高周波成分とを生成する処理と、
前記低周波成分を、第一ストラクチャ成分と、第一テクスチャ成分とに分離する処理と、
前記第一テクスチャ成分からノイズを除去し、当該ノイズを除去後の第一テクスチャ成分を生成する処理と、
前記第一ストラクチャ成分と前記補正後の第一テクスチャ成分とを合成し、合成後の低周波成分を生成する処理と、
前記高周波成分と前記合成後の低周波成分とを逆ウェーブレット変換することにより、逆ウェーブレット変換後の画像信号を生成する処理と、
前記逆ウェーブレット変換後の画像信号を、第二ストラクチャ成分と、第二テクスチャ成分とに分離する処理と、
前記第二テクスチャ成分からノイズを除去し、当該ノイズを除去後後の第二テクスチャ成分を生成する処理と、
前記第二ストラクチャ成分と、前記補正後の第二テクスチャ成分とを合成し、画像信号処理信号を生成する処理と、
前記補正後の画像信号を出力する処理と、
をコンピュータに実行させる画像信号処理プログラム。
【国際調査報告】
2016075914.tif 000041
2016075914.tif 000042