(57)【要約】【課題】過去画像と現在画像との差から変化画素を抽出し二値化した画像に対し、不要な変化画素を排除して、動物体の領域を抽出する画像処理に於いて、精度の高い動物体の領域抽出を可能にした、画像処理装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去フィルタを提供する。【解決手段】拡散フィルタ１５４は、上記差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して注目画素を順次設定し、設定した注目画素に隣接する斜め方向の画素中に変化画素が存在するとき、上記注目画素を変化画素とする拡散フィルタリング処理を行う。この拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５とを組み合わせて差分二値化画像のノイズ除去フィルタを構成する。【選択図】    図１
2008102703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像を生成する差分二値化画像生成手段と、
前記差分二値化画像生成手段により生成された前記差分二値化画像に対して拡散フィルタリング処理を行う拡散フィルタと、
前記拡散フィルタにより拡散フィルタリング処理された画像に対して収縮フィルタリング処理を行う収縮フィルタと
を具備したことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記拡散フィルタは、前記差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して注目画素を順次設定し、設定した注目画素に隣接する斜め方向の画素中に変化画素が存在するとき、前記注目画素を変化画素とする拡散フィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記拡散フィルタと収縮フィルタとによりノイズ除去フィルタを構成し、前記ノイズ除去フィルタで処理した画像から動き領域を抽出することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
カメラで撮像した画像から動物体の領域を認識する画像処理装置のノイズ除去方法であって、
過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像を生成する画像処理ステップと、
前記画像処理ステップにより生成された前記差分二値化画像に対して拡散フィルタリング処理を行う第１のフィルタリングステップと、
前記第１のフィルタリングステップで拡散フィルタリング処理された画像に対して収縮フィルタリング処理を行う第２のフィルタリングステップと、
を具備したことを特徴とするノイズ除去方法。
【請求項５】
前記第１のフィルタリングステップは、前記差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して、注目画素を順次設定し、設定した注目画素に隣接する斜め方向の画素中に変化画素が存在するか否かを調べ、変化画素が存在するとき、前記注目画素を変化画素に設定する拡散フィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像のノイズ除去方法。
【請求項６】
過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して注目画素を順次設定し、設定した注目画素に隣接する斜め方向の画素中に変化画素が存在するとき、前記注目画素を変化画素とするフィルタリング処理を行う拡散フィルタと、
前記拡散フィルタリング処理された画像に対して収縮フィルタリング処理を行う収縮フィルタと
を具備したことを特徴とするノイズ除去フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラで撮像した画像に含まれるノイズを除去する画像処理装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラで撮像した画像からノイズを除去する画像処理技術として、孤立した画素単位のノイズ（所謂、ごま塩状のノイズ）を除去するノイズ低減化処理技術が種々提案されている。
【０００３】
単眼カメラの画像処理に於いて、過去画像と現在画像との差から変化画素を抽出し二値化した画像に対して、不要な変化画素を排除して、動物体の領域を抽出するためのノイズ除去手段として、従来では、動き抽出した画像に対して、膨張処理と収縮処理（例：収縮×２回→膨張×２回）を行うことで、ノイズ状の変化画素を除去し、ある塊をもった領域のみを抽出する技術が適用される。
【０００４】
しかしながら、このノイズ除去手段は、実際の動物体の領域まで画素を削りとってしまうことから、最終的に残った領域情報の精度が悪くなる、動物体領域が極端に小さくなる、または塊をもった小さな領域も削除される場合がある等の問題があった。
【特許文献１】特開平９−５４８２３号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、動き抽出した画像に対して膨張処理と収縮処理を行うことでノイズ状の変化画素を除去する従来のノイズ除去手段は、最終的に残った領域情報の精度が悪くなる、動物体領域が極端に小さくなる、または塊をもった小さな領域も削除される場合がある等の問題があった。
【０００６】
本発明は、過去画像と現在画像との差から変化画素を抽出し二値化した画像に対し、不要な変化画素を排除して、動物体の領域を抽出する画像処理に於いて、精度の高い動物体の領域抽出を可能にした、画像処理装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去フィルタ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】
本発明は、過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像を生成する差分二値化画像生成手段と、前記差分二値化画像生成手段により生成された前記差分二値化画像に対して拡散フィルタリング処理を行う拡散フィルタと、前記拡散フィルタにより拡散フィルタリング処理された前記差分二値化画像に対して収縮フィルタリング処理を行う収縮フィルタとを具備した画像処理装置を特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、カメラで撮像した画像から動物体の領域を認識する画像処理装置のノイズ除去方法であって、過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像を生成する画像処理ステップと、前記画像処理ステップにより生成された前記差分二値化画像に対して拡散フィルタリング処理を行う第１のフィルタリングステップと、前記第１のフィルタリングステップで拡散フィルタリング処理された画像に対して収縮フィルタリング処理を行う第２のフィルタリングステップとを具備したノイズ除去方法を特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して注目画素を順次設定し、設定した注目画素に隣接する斜め方向の画素中に変化画素が存在するとき、前記注目画素を変化画素とするフィルタリング処理を行う拡散フィルタと、前記拡散フィルタリング処理された前記差分二値化画像に対して収縮フィルタリング処理を行う収縮フィルタとを具備したノイズ除去フィルタを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過去画像と現在画像との差から変化画素を抽出し二値化した画像に対し、不要な変化画素を排除して、動物体の領域を抽出する画像処理に於いて、精度の高い領域抽出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を図１に示す。  
本発明の実施形態に係る画像処理装置は、図１に示すように、カメラ１１と、キャプチャ部１２と、画像記憶部（画像バッファ）１３と、画像処理部１５と、表示部１６とを具備して構成される。
【００１３】
カメラ１１は、レンズユニットとレンズユニットの結像位置に設けられた撮像素子（例えばＣＣＤ固体撮像素子、若しくはＣＭＯＳイメージセンサ）とを具備して、屋外若しくは屋内の動きを伴う被写体（動物体）を対象に、撮像した画像を所定の画素単位（例えば１フレーム３２０×２４０画素＝ＱＶＧＡ）で出力する。
【００１４】
キャプチャ部１２は、カメラ１１が撮像した画像を画像処理部１５の処理対象画像（入力画像）として取り込み、画像記憶部１３に保持する処理機能をもつ。この画像記憶部１３に取り込む入力画像は、ここでは原画像とするが、エッジ画像であってもよい。
【００１５】
画像記憶部１３は、画像処理部１５の処理に供される、キャプチャ部１２が取り込んだ入力画像および処理中の各画像を含む各種データを記憶する。この画像記憶部１３には、画像処理部１５の制御の下に、キャプチャ部１２が取り込んだフレーム単位の画像のうち、今回取り込んだ画像（現在画像）と、前回取り込んだ画像（過去画像）をそれぞれ処理対象画像として保持する画像バッファ領域が確保されるとともに、画像処理部１５の処理に用いられる画像領域（図３に示す符号３１，３２参照）が確保される。さらに画像記憶部１３には、画像処理部１５の処理に供される、パラメータ、設定値等、各種の制御データを記憶する記憶領域も確保される。
【００１６】
画像処理部１５は、画像バッファ１３に保持された過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像を生成し、この差分二値化画像に含まれるノイズを除去して動物体の領域を抽出する一連の画像処理を行うもので、前処理部１５１、差分処理部１５２、二値化処理部１５３、拡散フィルタ１５４、収縮フィルタ１５５、領域化処理部１５６等を具備して構成される。
【００１７】
これら画像処理部１５の構成要素のうち、前処理部１５１、差分処理部１５２、および二値化処理部１５３は、過去画像と現在画像を差分処理して二値化した差分二値化画像を生成する差分二値化画像生成手段を実現する。このうち、前処理部１５１は、過去画像と現在画像との比較に際し、キャプチャ部１２が取り込んだ入力画像に対して予め定められた前処理（平滑化処理、エッジ処理等）を実行する。差分処理部１５２は前処理部１５１を介した過去画像と現在画像とを画素単位で比較して差分領域を抽出する。二値化処理部１５３は、差分処理部１５２で差分処理した画像を画像記憶部１３に保持されている予め設定された閾値に従い二値化して、差分二値化画像を生成する。この差分二値化画像は、画像記憶部１３に予め確保した差分二値化画像領域（図３に示す符号３１参照）に記憶される。
【００１８】
拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５は、上記差分二値化画像から動物体領域の抽出に不要なノイズ（ごま塩状の変化画素）を除去するノイズ除去フィルタを構成する。
【００１９】
このノイズ除去フィルタを構成する要素のうち、拡散フィルタ１５４は、上記差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して注目画素を順次設定し、設定した注目画素に隣接する斜め方向の画素中に変化画素が存在するとき、上記注目画素を変化画素とする拡散フィルタリング処理を行うもので、この具体的な処理については図２および図３を参照して後述する。
【００２０】
収縮フィルタ１５５は、上記拡散フィルタ１５４で処理した画像に対して注目画素に隣接する周囲８画素若しくは４画素をもとに収縮フィルタリング処理を行うもので、この具体的な処理については図４を参照して後述する。
【００２１】
領域化処理部１５６は、拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５とを組み合わせたノイズ除去フィルタでノイズ除去した差分二値化画像から、動きを伴う画像領域を動物体領域として抽出する。
【００２２】
表示部１６は上記画像処理部１５で画像処理された動物体領域を表示出力する。
【００２３】
上記したノイズ除去フィルタの構成要素をなす拡散フィルタ１５４の機能構成を図２および図３を参照して説明する。
【００２４】
この拡散フィルタ１５４は、図２に示すように、上記差分二値化画像（３２０×２４０画素）の最外周を除く各画素に対して、順次、一定の走査方向（図示矢印参照）に１画素単位で、注目画素（ＴＰ）を設定し、設定した注目画素（ＴＰ）に隣接する斜め４方向の各画素（ＣＰ，ＣＰ，…）中に変化画素が存在するとき、注目画素（ＴＰ）を変化画素とする拡散フィルタリング処理を行う。
【００２５】
例えば、上記差分二値化画像が、変化画素を「１」、変化無し画素を「０」とした値であるとき、注目画素（ＴＰ）を中心とした３×３画素のうち、斜め４方向の各画素（ＣＰ，ＣＰ，…）の中に、一つでも変化画素が存在する場合は、注目画素（ＴＰ）を変化画素とし、注目画素（ＴＰ）を「１」に設定する。
【００２６】
また、上記斜め４方向の各画素（ＣＰ，ＣＰ，…）のすべてが変化無し画素であるときは、注目画素（ＴＰ）を変化無し画素とし、注目画素（ＴＰ）を「０」に設定する。
【００２７】
この処理を、例えば画像の走査方向に従い、１画素ずつ繰り返し行うことによって、画像記憶部１３に、拡散フィルタリング処理された画像（拡散画像）が生成される。この拡散画像の生成処理は、図３に示すように、画像記憶部１３に確保した差分二値化画像領域３１に記憶された差分二値化画像（３２０×２４０画素）について、最外周を除く各画素を対象に、順次、注目画素（ＴＰ）を設定し（図３は処理開始時の注目画素（ＴＰ）を示している）、この注目画素（ＴＰ）に対して上記拡散フィルタリング処理した画素の値（ＤＰ＝「１」または「０」）を画像記憶部１３に確保した拡散画像領域３２の対応する画素位置に順次記憶してゆくことにより、拡散画像領域３２に拡散画像が生成される。
【００２８】
この拡散画像領域３２に生成された拡散画像は、収縮フィルタ１５５により収縮フィルタリング処理される。
【００２９】
この収縮フィルタ１５５は、図４に示すように、上記拡散画像の最外周を除く各画素に対して、順次、一定の走査方向（図示矢印参照）に１画素単位で、注目画素（ＴＰ）を設定し、設定した注目画素（ＴＰ）に隣接する周囲の８画素（ａ，ｂ，…，ｈ）のすべてが変化画素であるとき、注目画素（ＴＰ）を変化画素とする拡散フィルタリング処理を行う。
【００３０】
例えば、上記拡散画像が、変化画素を「１」、変化無し画素を「０」とした値であるとき、注目画素（ＴＰ）を中心とした周囲８画素（ａ，ｂ，…，ｈ）のすべてが変化画素であるとき、注目画素（ＴＰ）を変化画素とし、注目画素（ＴＰ）を「１」に設定する。
【００３１】
また、上記周囲８画素（ａ，ｂ，…，ｈ）に一つでも変化無し画素が存在するときは、注目画素（ＴＰ）を変化無し画素とし、注目画素（ＴＰ）を「０」に設定する。
【００３２】
なお、上記した収縮フィルタ１５５の処理では、設定した注目画素（ＴＰ）に隣接する周囲の８画素（ａ，ｂ，…，ｈ）のすべてが変化画素であるか否かにより、注目画素（ＴＰ）を変化画素とするか否かを決定したが、例えば、設定した注目画素（ＴＰ）に隣接する上下左右の４画素（ｂ，ｄ，ｅ，ｇ）のすべてが変化画素であるか否かにより、注目画素（ＴＰ）を変化画素とするか否かを決定する拡散フィルタリング処理であってもよい。
【００３３】
上記した各フィルタリング処理を、例えば画像の走査方向に従い、１画素ずつ繰り返し行うことによって、画像記憶部１３に、拡散処理と収縮処理を組み合わせてフィルタリング処理されたノイズ除去後の差分二値化画像が生成される。
【００３４】
この拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５とを組み合わせたノイズ除去フィルタでノイズ除去した差分二値化画像は、領域化処理部１５６に送出される。領域化処理部１５６はこのノイズ除去した差分二値化画像から、動きを伴う画像領域を動物体領域として抽出する。
【００３５】
上記した画像処理装置における画像処理の手順を図５に示している。  
この処理では、ステップＳ１１に於いて、キャプチャ部１２が画像処理部１５の処理対象となる画像を入力画像として取り込む。このキャプチャ部１２が取り込んだ画像（現在画像）は、前回取り込んだ画像（過去画像）とともに、画像記憶部１３に予め領域確保した画像バッファ領域に記憶される。
【００３６】
ステップＳ１２に於いて、上記入力画像に対して、前処理部１５１により、平滑化処理、エッジ処理等の前処理が行われ、ステップＳ１３に於いて、差分処理部１５２により、過去画像と現在画像との差分画像が抽出され、ステップＳ１４に於いて、二値化処理部１５３により、上記差分画像が予め設定された閾値に従い二値化される。このステップＳ１２乃至ステップＳ１４の処理によって、差分二値化画像が生成される。
【００３７】
この差分二値化画像に対して、拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５とを組み合わせたノイズ除去フィルタにより、動物体領域の抽出に不要なノイズが除去される。
【００３８】
このノイズ除去は、先ず、ステップＳ１５に於いて、拡散フィルタ１５４により、上記差分二値化画像の最外周を除く各画素に対して注目画素が順次設定され、設定された注目画素に隣接する斜め方向の４画素中に変化画素が存在するとき、注目画素を変化画素とする拡散フィルタリング処理が行われて、画像記憶部１３に拡散画像が生成される。この処理の詳細については図２および図３を参照して前述したので、ここではその説明を省略する。
【００３９】
次に、ステップＳ１６に於いて、収縮フィルタ１５５により、上記拡散画像に対して収縮フィルタリング処理が行われる。この収縮処理の詳細についても図４を参照して前述したので、ここではその説明を省略する。
【００４０】
このステップＳ１５およびステップＳ１６による、拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５とを組み合わせたノイズ除去フィルタの拡散−収縮処理により、動物体領域の抽出に不要なノイズが除去される。
【００４１】
ステップＳ１７に於いて、領域化処理部１５６により、上記拡散フィルタ１５４と収縮フィルタ１５５との組み合わせによりノイズ除去した差分二値化画像から、動きを伴う画像領域が動物体領域として抽出される。
【００４２】
上記した、ノイズ除去に拡散フィルタ１５４を用いた画像処理によって、不要なごま塩ノイズ状の変化画素を削除して、意味のある領域のみを領域を狭めることのない塊として残すことが可能となった。このノイズ除去に拡散フィルタ１５４を用いた画像処理により、ノイズ除去に膨張フィルタを用いた場合に比し、動物体領域が極端に小さくなる不具合を解消して、動物体領域の抽出精度を向上できる。また、拡散フィルタ×１、収縮フィルタ×１という少ない画像操作でのフィルタリング処理を可能にし、処理負荷を軽減できるとともに構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に係る拡散フィルタの構成説明図。
【図３】上記実施形態に係る拡散フィルタの走査説明図。
【図４】上記実施形態に係る収縮フィルタの構成説明図。
【図５】上記実施形態に係る画像処理装置の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１１…カメラ、１２…キャプチャ部、１３…画像記憶部、１５…画像処理部、１６…表示部、３１…差分二値化画像領域、３２…拡散画像領域、１５１…前処理部、１５２…差分処理部、１５３…二値化処理部、１５４…拡散フィルタ、１５５…収縮フィルタ、１５６…領域化処理部。
【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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