(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換回路と、
前記ディスクリートコサイン変換回路による処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算回路と、
前記比率の増大によりノイズを抑圧する程度を低減して、前記入力画像データのノイズを除去するフィルタ回路とを備える
ことを特徴とするノイズ除去回路。
【請求項２】
前記フィルタ回路が、
非線型フィルタ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去回路。
【請求項３】
前記フィルタ回路が、
εフィルタ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去回路。
【請求項４】
入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換処理のステップと、
前記ディスクリートコサイン変換処理のステップによる処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算のステップと、

前記比率の増大によりノイズを抑圧する程度を低減して、前記入力画像データのノイズを除去するフィルタリング処理のステップとを有する
ことを特徴とするノイズ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジ検出回路、エッジ検出方法、ノイズ除去回路及びノイズ除去方法に関し、例えば画像データにおけるモスキートノイズの除去に適用することができる。本発明は、交流成分のエネルギーと第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算することにより、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像データの処理に関して、特開２００４−１７２７２６号公報には、非線型フィルタであるεフィルタにより急峻なエッジを保存したまま画像データを平滑化処理し、これによりノイズを除去する工夫が提案されている。
【０００３】
しかしながら単に、εフィルタによりノイズを除去する場合、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジで、ノイズによりεフィルタが頻繁に特性を切り換え、これにより却って画質が劣化する問題がある。これによりこのようなノイズによる頻繁な特性の切り換えを防止することが求められ、このためにはこのような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することが求められる。
【特許文献１】特開２００４−１７２７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することができるエッジ検出回路及びエッジ検出方法、これらエッジ検出回路及びエッジ検出方法を用いたノイズ除去回路及びノイズ除去方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するため請求項１の発明は、エッジ検出回路に適用して、入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換回路と、前記ディスクリートコサイン変換回路による処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算回路と、前記比率を判定して、エッジ検出結果を出力する判定回路とを備えるようにする。
【０００６】
また請求項３の発明は、エッジ検出方法に適用して、入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換処理のステップと、前記ディスクリートコサイン変換処理のステップによる処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算のステップと、前記比率を判定して、エッジ検出結果を出力する判定のステップとを有するようにする。
【０００７】
また請求項４の発明は、ノイズ除去回路に適用して、入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換回路と、前記ディスクリートコサイン変換回路による処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算回路と、前記比率の増大によりノイズを抑圧する程度を低減して、前記入力画像データのノイズを除去するフィルタ回路とを備えるようにする。
【０００８】
また請求項７の発明は、ノイズ除去方法に適用して、入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換処理のステップと、前記ディスクリートコサイン変換処理のステップによる処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算のステップと、前記比率の増大によりノイズを抑圧する程度を低減して、前記入力画像データのノイズを除去するフィルタリング処理のステップとを有するようにする。
【０００９】
εフィルタ等の非線型フィルタにより入力画像データを処理する場合に、この非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジでは、第１基底のディスクリートコサイン変換係数により表される特性により、入力画像データの信号レベルが変化する。これにより請求項１の構成により、エッジ検出回路に適用して、入力画像データをディスクリートコサイン変換処理するディスクリートコサイン変換回路と、前記ディスクリートコサイン変換回路による処理結果より、前記入力画像データにおける交流成分のエネルギーと、前記入力画像データにおける第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算する比率計算回路と、前記比率を判定して、エッジ検出結果を出力する判定回路とを備えるようにすれば、非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することができる。
【００１０】
これにより請求項３の構成によれば、非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することができる。
【００１１】
また請求項４、請求項７の構成によれば、非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジで特性を切り換えてノイズを除去するノイズ除去回路及びノイズ除去方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００１４】
（１）実施例の構成
図１は、本発明の実施例に係るノイズ除去回路を示すブロック図である。このノイズ除去回路１は、例えばディジタルシグナルプロセッサにより形成されてＤＶＤレコーダ等の各種画像処理装置に設けられ、急峻なエッジ、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを保存したまま画像データを平滑化処理してモスキートノイズ等のノイズを除去する。
【００１５】
このためこのノイズ除去回路１は、εフィルタ２により画像データＤ１のノイズを除去することにより、急峻なエッジを保存したまま入力画像データＤ１を平滑化処理する。またエッジ検出回路３により立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを検出し、この検出結果によりεフィルタ２の特性を切り換え、これにより立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジでは平滑化処理しないようにして、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを保存する。
【００１６】
ここでノイズ除去回路１は、ラスタ走査の順序により入力画像データＤ１が入力される。ディスクリートコサイン変換回路（ＤＣＴ）４は、次式の演算処理により、この入力画像データＤ１の各サンプル毎に、水平方向に連続する８サンプルにより入力画像データＤ１をディスクリートコサイン変換処理する。なおここでＮはサンプリング数であり、ｐ（ｋ）はｋ番目（ｋ＝０〜７）のサンプリング値であり、Ｃ（０）、Ｃ（ｌ）は係数である。ディスクリートコサイン変換回路（ＤＣＴ）４は、このディスクリートコサイン変換処理により、ｌ＝１により表される第一基底のディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）を計算して出力する。
【００１７】
【数１】
0004736598.tif 000002
このノイズ除去回路１は、このディスクリートコサイン変換回路４の処理結果より、入力画像データＤ１における交流成分のエネルギーと、入力画像データＤ１における第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算し、この比率を判定して立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを検出する。
【００１８】
すなわちエッジ検出回路３において、ＤＣエネルギー計算回路５は、入力画像データＤ１の各サンプル毎に、ディスクリートコサイン変換回路４でディスクリートコサイン変換処理に供するサンプリング数により次式の演算処理を実行する。これによりＤＣエネルギー計算回路５は、ディスクリートコサイン変換処理に供する領域について、直流成分のエネルギーＤＣ  ＰＷを計算して出力する。なおここでＸ（０）は、この領域の直流レベルである。
【００１９】
【数２】
0004736598.tif 000003
全エネルギー計算回路６は、入力画像データＤ１の各サンプル毎に、ディスクリートコサイン変換回路４でディスクリートコサイン変換処理に供するサンプリング数により次式の演算処理を実行する。これにより全エネルギー計算回路６は、各サンプリング値の２乗和を計算し、このディスクリートコサイン変換処理に供する領域について、全エネルギーＡＬＬ  ＰＷを計算して出力する。
【００２０】
【数３】
0004736598.tif 000004
エネルギー計算回路７は、次式により示すように、ディスクリートコサイン変換回路４で計算された第一基底のディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）の２乗和を計算することにより、この第一基底のディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）によるエネルギーＣ１  ＰＷを計算する。
【００２１】
【数４】
0004736598.tif 000005
比率計算回路８は、ＤＣエネルギー計算回路５、全エネルギー計算回路６、エネルギー計算回路７の計算結果により、次式の演算処理を実行することにより、入力画像データＤ１における交流成分のエネルギー（ＡＬＬ  ＰＷ−ＤＣ  ＰＷ）と、入力画像データＤ１における第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーＣ１  ＰＷとの比率ＲＴＯを計算する。
【００２２】
【数５】
0004736598.tif 000006
ここでこのようにして計算される比率ＲＴＯは、ディスクリートコサイン変換回路４でディスクリートコサイン変換処理する領域について、第１基底のディスクリートコサイン変換係数に係る特性により変化する信号成分が、この領域の交流成分に含まれる割合を示していることになり、この比率が大きい程、この領域における入力画像データＤ１による信号レベルの変化が、第１基底のディスクリートコサイン変換係数に係る特性により変化していることを示すことになる。
【００２３】
これに対してεフィルタ等の非線型フィルタにより入力画像データＤ１を処理する場合に、この非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジでは、第１基底のディスクリートコサイン変換係数により表される特性により、入力画像データの信号レベルが変化する。これにより比率ＲＴＯは、このように非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジである割合を表していることになり、比率ＲＴＯが大きい場合程、非線型フィルタがノイズにより頻繁に特性を切り換えることになる。
【００２４】
これによりこの比率ＲＴＯを判定基準値により判定して、この判定基準値からの比率ＲＴＯの立ち上がりを検出することにより、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを検出することができる。
【００２５】
この実施例では、このエッジ検出原理によりεフィルタ２で立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを検出し、この立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジで、ノイズを抑圧する程度を低減する。
【００２６】
すなわちεフィルタ２は、図２に示すように、３タップにより構成され、連続する入力画像データＤ１の３つのサンプリング点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３による信号レベルの変化が一定基準以下の場合に、これら３つのサンプリング点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で平滑化処理を実行する。このεフィルタ２は、これら連続する３つのサンプリング点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のうちの、両端のサンプリング点Ｐ１、Ｐ３のサンプリング値を基準にして、しきい値εを設定し、中央のサンプリング点Ｐ２のサンプリング値が、このしきい値εによる範囲を越えるか否かにより、これらサンプリング点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３による信号レベルの変化が一定基準以上か否か判定する。これによりεフィルタ２は、信号レベルの変化が大きな急峻なエッジにあっては、この平滑化の処理を中止してエッジを保存するのに対し、信号レベルの変化が小さい場合には、入力画像データＤ１を平滑化処理して出力する。
【００２７】
これによりこの図２に示すような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジでは、この場合、平滑化の処理が実行されて、符号Ｌ１による入力特性の入力画像データを符号Ｌ２による出力特性による出力画像データにより出力することになる。またノイズによりサンプリング値がばらつくと、平滑化処理を実行する場合と、平滑化処理を実行しない場合とが、頻繁に切り換わり、これにより画質が劣化する。
【００２８】
これによりこの実施例において、εフィルタ２は、比率ＲＴＯを一定の判定基準値により判定し、比率ＲＴＯがこの判定基準値より大きい場合、信号レベルの変化が小さいと判定される場合であっても、平滑化の処理を中止する。これによりεフィルタ２は、急峻なエッジに加えて、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジにあっても、平滑化処理を実行しないようにして、急峻なエッジ、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを保存したまま画像データを平滑化処理してノイズを除去する。
【００２９】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このノイズ除去回路１では、光ディスクより再生されて復号された画像データ等が入力画像データＤ１により入力される。この入力画像データＤ１は、ディスクリートコサイン変換回路４において、ディスクリートコサイン変換処理により第１基底のディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）が求められ、このディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）の２乗値がエネルギー計算回路７で計算されてディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）のエネルギーＣ１  ＰＷが計算される。
【００３０】
またこの入力画像データＤ１は、ディスクリートコサイン変換回路４によりディスクリートコサイン変換処理する領域について、ＤＣエネルギー計算回路５、全エネルギー計算回路６でそれぞれ直流成分のエネルギーＤＣ  ＰＷ、全エネルギーＡＬＬ  ＰＷが計算され、比率計算回路８により全エネルギーＡＬＬ  ＰＷから直流成分のエネルギーＤＣ  ＰＷが減算されて、交流成分のエネルギー（ＡＬＬ  ＰＷ−ＤＣ  ＰＷ）が計算される。
【００３１】
入力画像データＤ１は、エネルギー計算回路７によるディスクリートコサイン変換係数Ｘ（１）のエネルギーＣ１  ＰＷが、この交流成分のエネルギー（ＡＬＬ  ＰＷ−ＤＣ  ＰＷ）により割り算され、比率ＲＴＯが求められる。
【００３２】
ここでこの比率ＲＴＯは、ディスクリートコサイン変換回路４でディスクリートコサイン変換処理する領域について、第１基底のディスクリートコサイン変換係数に係る特性により変化する信号成分が、この領域の交流成分に含まれる割合を示していることから、この比率が大きい程、この領域における入力画像データＤ１による信号レベルの変化が、第１基底のディスクリートコサイン変換係数に係る特性により変化していることを示すことになる。これに対してノイズにより非線型フィルタが頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジは、この第１基底のディスクリートコサイン変換係数に係る特性により入力画像データＤ１の信号レベルが変化する場合である。
【００３３】
これによりこの実施例では、εフィルタ２において、この比率ＲＴＯが判定基準値より大きい場合が検出されて、ノイズにより非線型フィルタが頻繁に特性を切り換えるような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジが検出され、この検出結果によりεフィルタ２の特性が切り換えられる。
【００３４】
すなわち入力画像データＤ１は、εフィルタ２において、信号レベルの変化が大きい場合には、何ら平滑化処理されることなく出力され、これにより急峻なエッジを保存した平滑化処理によりノイズが低減される。さらにこの実施例では、信号レベルの変化が小さい場合であっても、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジでは、平滑化処理が中止され、これにより比率ＲＴＯの増大によりノイズを抑圧する程度を低減して、入力画像データＤ１のノイズが除去され、これらにより急峻なエッジ、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを保存して平滑化処理されてノイズが除去される。
【００３５】
これにより入力画像データＤ１の信号レベルがノイズにより変化した場合であっても、このような立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジでは、εフィルタ２における頻繁な特性の切り換わりが防止されて、画質の劣化が防止される。
【００３６】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、交流成分のエネルギーと第１基底のディスクリートコサイン変換係数によるエネルギーとの比率を計算することにより、立ち上がり、立ち下がりが緩やかなエッジを確実に検出することができる。
【００３７】
また入力画像データの２乗和による全エネルギーから、入力画像データの直流成分のエネルギーを減算して、交流成分のエネルギーを計算することにより、簡易な処理により交流成分のエネルギーを計算して比率を計算することができ、その分、全体の構成を簡略化することができる。
【００３８】
またこの比率により、ノイズを抑圧する程度を低減して、入力画像データのノイズを除去することにより、頻繁な特性の切り換わりによる画質劣化を防止することができる。
【実施例２】
【００３９】
図３は、本発明の第２の実施例に係るノイズ除去回路を示すブロック図である。このノイズ除去回路１１では、乗算回路１２、１３、加算回路１４により、εフィルタ２から出力される画像データと、入力画像データＤ１とを重み付け加算して出力画像データＤ２を出力する。このノイズ除去回路１１は、この乗算回路１２、１３における重み付け係数を比率ＲＴＯにより相補的に変化させ、これにより比率ＲＴＯにより、ノイズを抑圧する程度を低減して、入力画像データのノイズを除去する。
【００４０】
この実施例のようにεフィルタ２から出力される画像データと、入力画像データとを重み付け加算して出力するようにして、この重み付け加算に供する重み付け係数を比率により相補的に変化させることにより、比率によりノイズを抑圧する程度を低減するようにしても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４１】
なお上述の実施例においては、入力画像データの２乗和による全エネルギーから、入力画像データの直流成分のエネルギーを減算して、交流成分のエネルギーを計算する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばディスクリート変換係数の第１基底以上の２乗和により交流成分のエネルギーを計算するようにしてもよい。また事前に入力画像データより直流成分を除去した後、２乗和を計算して交流成分のエネルギーとしてもよい。
【００４２】
また上述の実施例においては、立ち上がり、立ち下がりの緩やかなエッジの検出により、εフィルタにおける平滑化処理を停止制御することにより、ノイズを抑圧する程度を比率により低減して入力画像データのノイズを除去する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図２に示すしきい値εを比率により可変して、ノイズを抑圧する程度を比率により低減するようにしてもよい。
【００４３】
また上述の実施例においては、水平方向に入力画像データを平滑化処理するについて述べたが、本発明はこれに限らず、垂直方向に平滑化処理する場合、さらには水平方向及び垂直方向に平滑化処理する場合にも広く適用することができる。
【００４４】
また上述の実施例においては、εフィルタによりノイズを除去する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の非線型フィルタによりノイズを除去する場合にも広く適用することができる。またタップ係数を比率により可変するようにして、ＦＩＲフィルタ等の各種の線型フィルタによりノイズを除去する場合にも広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、エッジ検出回路、エッジ検出方法、ノイズ除去回路及びノイズ除去方法に関し、例えば画像データにおけるモスキートノイズの除去に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１に係るノイズ除去回路を示すブロック図である。
【図２】図１のノイズ除去回路におけるεフィルタの説明に供する特性曲線図である。
【図３】本発明の実施例２に係るノイズ除去回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、１１……ノイズ除去回路、２……εフィルタ、３……エッジ検出回路、４……ディスクリートコサイン変換回路、５……ＤＣエネルギー計算回路、６……全エネルギー計算回路、７……エネルギー計算回路、８……比率計算回路
【図１】
0004736598.tif 000007
【図２】
0004736598.tif 000008
【図３】
0004736598.tif 000009