(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮率を高くしても画質が劣化しにくいＪＰＥＧ圧縮画像を得る、画像処理装置、画像処理方法、及び、画像処理プログラムを提供する。【解決手段】原画像を所定の大きさのブロックに分解し、各ブロックに対してウェーブレット変換を行い、ウェーブレット変換により求められたウェーブレット係数をブロックノイズが低減するように補正した後、逆ウェーブレット変換を行って画像を再構成するウェーブレット処理手順と、各ブロックの画素を色相及び明度に基づいて同質となる画素の集合に分類し、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を該画像集合の平均の画素値を中心とした許容誤差範囲内となるように補正する補正手順と、補正手順で補正された画素集合が一定の条件に達していない場合には補正手順で補正された画素集合からなる画像に対して再度、補正手順を行い、ＪＰＥＧ変換を行う、画像処理手順とを有する。【選択図】図２
2008219681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像を所定の大きさのブロックに分解し、各ブロックに対してウェーブレット変換を行い、該ウェーブレット変換により求められたウェーブレット係数をブロックノイズが低減するように補正した後、逆ウェーブレット変換を行って画像を再構成するウェーブレット処理手順と、
画像を所定の大きさのブロックに分割し、各ブロックの画素を色相及び明度に基づいて同質となる画素の集合に分類し、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を該画像集合の平均の画素値を中心とした許容誤差範囲内となるように補正する補正手順と、
前記補正手順で補正された画素集合が一定の条件となったか否かを判断する判断手順と、
前記判断手順で一定の条件に達していない場合には前記補正手順で補正された画素集合からなる画像に対して再度、前記補正手順を行い、前記判断手順で一定の条件に達したと判断された場合には前記補正手順で補正された画素集合からなる画像に対してＪＰＥＧ変換を行う画像処理手順とを有する画像処理方法。
【請求項２】
前記ウェーブレット処理手順は、ノイズの度合いに応じてＨＨ成分の補正量を変える請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記補正手順は、ＰＯＣＳ補正である請求項１記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記補正手順は、同質の画素集合の画素値をｒg(i)、同質の画素集合の画素値の平均値をＭrg、許容誤差範囲をεとしたとき、補正後の画素値ｒf(i)を
【数１】
2008219681.tif 000015
により求める請求項１記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記補正手順は、同質となる画素の集合をクラスタ解析により分類する請求項１記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記判断手順は、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まったときに一定の条件に達したと判断し、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まらないときには、一定の条件に達していないと判断する請求項１記載の画像処理方法。
【請求項７】
原画像を所定の大きさのブロックに分解し、各ブロックに対してウェーブレット変換を行い、該ウェーブレット変換により求められたウェーブレット係数をブロックノイズが低減するように補正した後、逆ウェーブレット変換を行って画像を再構成するウェーブレット処理手段と、
画像を所定の大きさのブロックに分割し、各ブロックの画素を色相及び明度に基づいて同質となる画素の集合に分類し、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を該画像集合の平均の画素値を中心とした許容誤差範囲内となるように補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された画素集合が一定の条件となったか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段で一定の条件に達していない場合には前記補正手段で補正された画素集合からなる画像に対して再度、前記補正手段で補正を行い、前記判断手段で一定の条件に達したと判断された場合には前記補正手段で補正された画素集合からなる画像に対してＪＰＥＧ変換を行う画像処理手段とを有する画像処理装置。
【請求項８】
前記ウェーブレット処理手段は、ノイズの度合いに応じてＨＨ成分を除去する量を変える請求項７記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記補正手段は、ＰＯＣＳ補正である請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、同質の画素集合の画素値をｒg(i)、同質の画素集合の画素値の平均値をＭrg、許容誤差範囲をεとしたとき、補正後の画素値ｒf(i)を
【数２】
2008219681.tif 000016
により求める請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、同質となる画素の集合をクラスタ解析により分類する請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記判断手段は、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まったときに一定の条件に達したと判断し、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まらないときには、一定の条件に達していないと判断する請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１３】
コンピュータに、
原画像を所定の大きさのブロックに分解し、各ブロックに対してウェーブレット変換を行い、該ウェーブレット変換により求められたウェーブレット係数をブロックノイズが低減するように補正した後、逆ウェーブレット変換を行って画像を再構成するウェーブレット処理手順と、
画像を所定の大きさのブロックに分割し、各ブロックの画素を色相及び明度に基づいて同質となる画素の集合に分類し、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を該画像集合の平均の画素値を中心とした許容誤差範囲内となるように補正する補正手順と、
前記補正手順で補正された画素集合が一定の条件となったか否かを判断する判断手順と、
前記判断手順で一定の条件に達していない場合には前記補正手順で補正された画素集合からなる画像に対して再度、前記補正手順を行い、前記判断手順で一定の条件に達したと判断された場合には前記補正手順で補正された画素集合からなる画像に対してＪＰＥＧ変換を行う画像処理手順とを実行させるコンピュータ読み取り可能な画像処理プログラム。
【請求項１４】
前記ウェーブレット処理手順は、ノイズの度合いに応じてＨＨ成分を除去する量を変える請求項１３記載の画像処理プログラム。
【請求項１５】
前記補正手順は、ＰＯＣＳ補正である請求項１３記載の画像処理プログラム。
【請求項１６】
前記補正手順は、同質の画素集合の画素値をｒg(i)、同質の画素集合の画素値の平均値をＭrg、許容誤差範囲をεとしたとき、補正後の画素値ｒf(i)を
【数３】
2008219681.tif 000017
により求める請求項１５記載の画像処理プログラム。
【請求項１７】
前記補正手順は、同質となる画素の集合をクラスタ解析により分類する請求項１３記載の画像処理プログラム。
【請求項１８】
前記判断手順は、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まったときに一定の条件に達したと判断し、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まらないときには、一定の条件に達していないと判断する請求項１３記載の画像処理プログラム。
【請求項１９】
請求項１３乃至１８のいずれか一項記載の画像処理プログラムが記憶された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、及び、記録媒体に係り、特に、原画像に対してＪＰＥＧ変換を行って、ＪＰＥＧ圧縮画像を得る画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、及び、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及に伴って、ウェブ上でディジタル画像を扱うことが多くなっている。ディジタル画像の情報量は、音声の情報量に比べて非常に膨大である。情報量の増大は、それを処理するための時間の増大、保存の容量の増大、伝送のための時間の増大に繋がる。一般に、ウェブ上では、ＪＰＥＧ画像などのような圧縮した画像を扱っている。
【０００３】
そこで、画像圧縮して情報量を減らす方法が種々提案されている。このうち画像を圧縮する方法としては、例えば、ＪＰＥＧによる画像変換方法がある（例えば、特許文献１−１２参照）。
【特許文献１】特開２００６−０８６８８３号公報
【特許文献２】特開２００６−０６０５０８号公報
【特許文献３】特開２００５−３１８０６３号公報
【特許文献４】特開２００５−３１１７８５号公報
【特許文献５】特開２００５−１３０２４４号公報
【特許文献６】特開２００４−０３８４８２号公報
【特許文献７】特開２００４−０３８４８１号公報
【特許文献８】特開２００４−０３８４８０号公報
【特許文献９】特開２００３−２３０１４５号公報
【特許文献１０】特開２００２−１５７１０８号公報
【特許文献１１】特開２００１−３１９２１６号公報
【特許文献１２】特開２０００−３０８０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、ＪＰＥＧ画像は、画像を圧縮する割合が小さい、すなわち、画像ファイルサイズが大きければ、画質の劣化は小さく、画像を圧縮する割合が大きい、すなわち、画像ファイルサイズが小さければ、画質の劣化は大きくなる。例えば、圧縮率が高いと、圧縮の際、ブロックノイズ、高周波成分が多い場合、モスキートノイズが発生していた。このように、ファイルサイズと画質にはトレードオフの関係がある。このため、圧縮率を高くしても画質の劣化が少ない画像処理方法が望まれている。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、圧縮率を高くしても画質が劣化しにくい画像処理装置、画像処理方法、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】
【０００６】
本発明は、原画像を所定の大きさのブロックに分解し、各ブロックに対してウェーブレット変換を行い、ウェーブレット変換により求められたウェーブレット係数のうちＨＨ成分に対してノイズが小さくなるようにその一部を除去した後、逆ウェーブレット変換を行って画像を再構成するウェーブレット処理手順と、画像を所定の大きさのブロックに分割し、各ブロックの画素を色相及び明度に基づいて同質となる画素の集合に分類し、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を該画像集合の平均の画素値を中心とした許容誤差範囲内となるように補正する補正手順と、補正手順で補正された画素集合が一定の条件となったか否かを判断する判断手順と、判断手順で一定の条件に達していない場合には補正手順で補正された画素集合からなる画像に対して再度、補正手順を行い、判断手順で一定の条件に達したと判断された場合には補正手順で補正された画素集合からなる画像に対してＪＰＥＧ変換を行う画像処理手順とを有することを特徴とする。
【０００７】
なお、上記ウェーブレット処理手順は、ノイズの度合いに応じてＨＨ成分を除去する量を変えることを特徴とする。また、上記補正手順は、ＰＯＣＳ補正であることを特徴とする。さらに、上記補正手順は、注目画素値をｒ、同質の画素集合の画素値の平均値をＭ、係数をαとしたとき、補正値ｒ'を
ｒ'＝｛αｒ＋（１−α）Ｍ｝
により決定することを特徴とする。
【０００８】
また、上記補正手順は、同質となる画素の集合をクラスタ解析により分類することを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記判断手順は画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まったときに一定の条件に達したと判断し、前記画素集合の画素値が前記画素集合の平均値を中心として許容誤差範囲内に収まらないときには、一定の条件に達していないと判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、原画像を所定の大きさのブロックに分解し、各ブロックに対してウェーブレット変換を行い、ウェーブレット変換により求められたウェーブレット係数をブロックノイズが低減するように補正した後、逆ウェーブレット変換を行って画像を再構成するウェーブレット処理手順と、画像を所定の大きさのブロックに分割し、各ブロックの画素を色相及び明度に基づいて同質となる画素の集合を決定し、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を画像集合の平均の画素値に基づいて補正する補正手順と、補正手順で補正された画素集合が一定の条件となったか否かを判断する判断手順と、判断手順で一定の条件に達していない場合には補正手順で補正された画素集合からなる画像に対して再度、補正手順を行い、判断手順で一定の条件に達したと判断された場合には補正手順で補正された画素集合からなる画像に対してＪＰＥＧ変換を行う画像処理手順とを実行することにより、モスキートノイズを除去でき、かつ、同質の画素値が多くできるため、ノイズを押さえることができ、見た目上の画質を維持しつつ、画像容量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】
【００１１】
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
【００１２】
本実施例の画像処理システム１００は、処理部１１１、記憶装置１１２、メモリ１１３、インタフェース回路１１４、入力装置１１５、表示制御部１１６、表示装置１１７、通信制御部１１８から構成されている。
【００１３】
処理部１１１は、例えば、ＣＰＵなどから構成されており、記憶装置１１２に予めインストールされた画像処理プログラムに基づいて画像圧縮処理を行う。
【００１４】
記憶装置１１２は、例えば、ハードディスクドライブなどから構成されており、画像処理プログラムが予めインストールされているとともに、原画像、及び、画像処理プログラムにより圧縮された画像が記憶される。メモリ１１３は、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成されており、処理部１１１の作業用記憶領域として用いられる。
【００１５】
インタフェース回路１１４は、入力装置１１５とバス１１９とのインタフェースをとる。入力装置１１５は、キーボード１１５ａ、マウス１１５ｂなどから構成されており、入力・指示操作を行う。
【００１６】
表示制御部１１６は、グラフィックコントローラなどから構成されており、処理部１１１から画像データなどが供給され、表示装置１１７に表示させる。表示装置１１７は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴなどから構成されており、表示制御部１１６からの画像を画面に２次元表示する。通信制御部１１８は、ネットワークを介したデータ通信の制御を行う。
【００１７】
次に、本実施例で実行される画像処理プログラムについて説明する。
【００１８】
図２は画像処理プログラムの処理フローチャートを示す。
【００１９】
処理部１１１は、画像処理プログラムが起動されると、ステップＳ１−１で原画像をブロックに分割し、ＪＰＥＧ変換画像でブロックノイズが多い部分とそうでない部分とにクラスタリングする。
【００２０】
クラスタリング(clustering)、あるいは、クラスタ解析(cluster analysis)と呼ばれるデータ分類法によって行われる。
【００２１】
クラスタリング、あるは、クラスタ解析は、与えられたデータを、外的な基準を設けることなく、自動的に分類するデータ分類法である。また、クラスタリング、あるは、クラスタ解析には、データの分類が階層的になされる階層型法と、特定のクラスタ数に分類する非階層的法とがあり、例えば、ウォード法(Ward's method)、Ｋ平均法 (K-means)などがある。
【００２２】
処理部１１１は、ステップＳ１−２でブロックノイズが多い部分に対してウェーブレット変換を行う。
【００２３】
処理部１１１は、ステップＳ１−３でウェーブレット係数のうちＨＨ成分を補正する。このとき、ノイズの度合いなどに応じてＨＨ成分の補正量を制御する。例えば、ノイズが多い場合には補正量を大きくし、ＨＨ成分の低減量を大きくなるように補正し、ノイズが少ないときには補正量を小さくし、ＨＨ成分の低減量を小さくするように制御する。
【００２４】
処理部１１１は、ステップＳ１−４でウェーブレット逆変換を行い、画像を再構成する。
【００２５】
次に、処理部１１１は、ステップＳ１−５でブロックに分割して、各ブロックの画素毎に同質領域を決定する。本実施例では、各ブロックの画素に対してＨＳＶ変換を行い、Ｈ成分及びＶ成分に基づいてクラスタリングを行い、同質画素の分類を行っている。例えば、Ｈ成分を３８領域に分割、Ｖ成分を１０領域に分割して、Ｈ成分とＶ成分が同じ領域に入る画素値を持つ画素を同質であるとしている。
【００２６】
処理部１１１は、ステップＳ１−６でＰＯＣＳ補正を行う。
ＰＯＣＳ補正では、同質と見なされた画素集合の画素の画素値を画像集合の平均の画素値を中心とした許容誤差範囲内となるように補正する処理を行っている。
【００２７】
なお、ＰＯＣＳ補正の詳細については、例えば、下記の周知文献１、２に記載がある。
【００２８】
（１）周知文献１
[C. Weerasinghe, A. Wee-Chung Liew, and H. Yan,
"Artifact Reduction in compressed images     based on region homogeneity constraints using the projection onto convex set algorithm",
IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol.12, no.10, pp.891-897, Oct., 2002]
（２）周知文献２
特開平８−２６３６３９号公報
ここで、ステップＳ１−２のＰＯＣＳ補正による補正処理を、数式を用いて説明する。
【００２９】
同じ領域にある空間領域で同質の画素の集合をＣSとすると、
【００３０】
【数１】
2008219681.tif 000003
で表される。
【００３１】
ここで、ｆは画像、ｒfは画像ｆ内の画素、εは許容誤差、ｋは許容誤差に含まれる同質な画素の数であり、また、ＭrfCは、同質の画素の画素値の平均値であり、
【００３２】
【数２】
2008219681.tif 000004
で表せる。
【００３３】
ここで、元画像をｇ、ＪＰＥＧ圧縮画像をｆ、変換作用子をＰSとすると、
ｇ＝ＰSｆ              ・・・（３）
で表せる。
【００３４】
さらに、画像ｆ内の画素値をｒf、画像ｇ内の画素をｒgとすると、
ｒf⊂ｆ、ｒg⊂ｇ
で表される。
【００３５】
同質の画素集合ＣSは、原画像ｇでは、
【００３６】
【数３】
2008219681.tif 000005
であり、また、ＪＰＥＧ圧縮後の画像ｆでは、
【００３７】
【数４】
2008219681.tif 000006
である。
【００３８】
ここで、ラグランジェ関数Ｊ（ｒf）を考えると、
【００３９】
【数５】
2008219681.tif 000007
となる。ここで、λはラグランジェ乗数である。
【００４０】
式（４）を最小とするｒf(i)は、
【００４１】
【数６】
2008219681.tif 000008
により求めることができる。
【００４２】
式（５）をｒf(i)について解くと、
【００４３】
【数７】
2008219681.tif 000009
となる。
【００４４】
また、原画像ｇとＪＰＥＧ画像ｆとでは、同質の画素の平均値はほぼ等しいから
Ｍrf＝Ｍrg
と置くことができる。
【００４５】
よって、式（６）は
【００４６】
【数８】
2008219681.tif 000010
と書き直すことができる。
【００４７】
λを算出するために、同質であるための制約条件を下記の式（８）のように与える。
【００４８】
【数９】
2008219681.tif 000011
式（７）に式（８）の制約条件を適用して、λを導くと、
【００４９】
【数１０】
2008219681.tif 000012
で表すことができる。
【００５０】
式（９）を式（７）に代入すると、
【００５１】
【数１１】
2008219681.tif 000013
で表すことができる。
【００５２】
よって、式（１１）を用いることにより、同一とみなした画素集合ＣSにＪＰＥＧ画像に変換した画素ｒfC(i)を、画素集合の平均値ＭrfCを中心とした許容誤差範囲εに収まるように決定することができる。
【００５３】
【数１２】
2008219681.tif 000014
上記アルゴリズムを繰り返すことで、画素値を画素集合の平均値ＭrfCを中心とした許容誤差範囲εに収まるようにでき、圧縮率を向上させることができるようになる。なお、ステップＳ１−２の補正処理を行う毎に画素値が補正され、また、画素値が補正されることにより、画素集合も変化する。
【００５４】
処理部１１１は、ステップＳ１−７で条件判断を行う。処理部１１１は、ステップＳ１−７で、一定条件を満たさないときには、ステップＳ１−５に戻って再び同質領域の決定と、ＰＯＣＳ補正を行う。
【００５５】
処理部１１１は、ステップＳ１−７で、一定条件を満たしたときには、ステップＳ１−８でＪＰＥＧ変換を行い、ＪＰＥＧ画像を取得し、記憶装置１１２に記憶する。
【００５６】
以上により、本実施例の画像処理プログラムによるＪＰＥＧ画像が得られる。
【００５７】
次に、上記画像処理プログラムにより画像を圧縮したときの結果を説明する。
【００５８】
図３、図４は原画像、ＪＰＥＧ変換を施した画像、本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像を示す図、図５は原画像、ＪＰＥＧ変換を施した画像、本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像の画像容量を比較するための図を示す。
【００５９】
図３（Ａ）は、２５６×２５６画素のカラー画像の原画像、図３（Ｂ）はクオリティレベルを６０でＪＰＥＧ変換を施した画像、図３（Ｃ）は本実施例の画像処理プログラムを施した画像を示している。図４（Ａ）は図３（Ａ）に示す原画像の要部の拡大画像、図４（Ｂ）は図３（Ｂ）に示すクオリティレベルを６０でＪＰＥＧ変換を施した画像の要部の拡大画像、図４（Ｃ）は図３（Ｃ）に示す本実施例の画像処理プログラムを施した画像の要部の拡大画像を示している。
【００６０】
図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すＪＰＥＧ画像に比べて図３（Ｃ）、図４（Ｃ）に示す本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像は、その一部で、エッジ付近に生じているノイズが小さくなっていることがわかる。
【００６１】
また、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示すＪＰＥＧ画像に比べて図３（Ｃ）、図４（Ｃ）に示す本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像は、図５に示すように画像容量が約１２．７％減少している。
【００６２】
以上のように、本実施例によれば、ウェーブレット変換を用いてモスキートノイズの原因を除去し、ノイズを低減でき、さらに、ＰＯＣＳ処理によって同質の画素の画素値を許容範囲内となるように補正することによって、同じ画素値が多くなるため、これによって、容量を小さくできる。よって、見た目上の画質を維持しつつ、画像容量を小さくすることができる。
【００６３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図２】画像処理プログラムの処理フローチャートである。
【図３】原画像、ＪＰＥＧ変換を施した画像、本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像を示す図である。
【図４】原画像、ＪＰＥＧ変換を施した画像、本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像を示す図である。
【図５】原画像、ＪＰＥＧ変換を施した画像、本実施例の画像処理プログラムによる画像処理を施した画像の画像容量を比較するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  画像処理システム
１１１  処理部、１１２  記憶装置、１１３  メモリ、１１４  インタフェース回路
１１５  入力装置、１１６  表示制御部、１１７  表示装置、１１８  通信制御部
１１９  バス
【図１】
2008219681.tif 000018
【図２】
2008219681.tif 000019
【図５】
2008219681.tif 000020
【図３】
2008219681.tif 000021
【図４】
2008219681.tif 000022