JP2009005252A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原画像信号Iを、骨格成分である第1成分Uと、原画像信号Iに対する第1成分Uの残差から得られる第2成分Vと、を含む複数の成分に分離し(S11)、第1成分Uに対し階調変換処理を行う(S101)。
【選択図】図3
Description
図1は本発明の第1の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。図1において、実線はデータ信号線、破線は制御信号線を表しており、各々の処理部は、システムコントローラー1000で制御される。
加算型分離では、原画像信号Iが式(2)で示すように、第1成分Uと第2成分Vの和として表される。
例2:第1成分Uを原画像信号Iにメジアンフィルタ処理した結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例3:第1成分Uを原画像信号Iに多値モホロジフィルタを掛けた結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例4: 第1成分Uを原画像信号Iに縮小処理を施し、さらに拡大処理を施した結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
例5:第1成分Uを原画像信号IにBilateral Filterを施した結果とし、第2成分Vを原画像信号Iに対する第1成分Uの残差とする方法
乗算型分離
続いて乗算型分離の方法について説明する。乗算型分離では、原画像信号Iが第1成分Uと第2成分Vの積によって表されるが、原画像信号Iを対数変換した対数原画像信号をfとすると、式(7)のように加算型分離問題に変換することができる。
第2の実施形態以降の実施形態はフルカラーに対応した実施形態である。第1の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して説明を省略する。
色成分分離部3006はノイズ低減処理パラメータ設定部3004に接続されている。
色成分分離部3009はノイズ低減処理部3002に接続されている。
色成分分離部3006では第1成分Uを各色成分(R成分、G成分、B成分)に分離し、ノイズ低減処理パラメータ設定部3004へ転送する。
図18は第3の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。先の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して説明を省略する。
そして、各色成分のノイズ低減処理パラメータT1、T2を、対応する色成分のノイズの分散σに応じた値、例えば、ノイズの分散σに比例した値に設定する。
図20は第4の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。先の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して説明を省略する。
ノイズを含まないカラー画像において、3×3の近傍領域で評価した局所色間相互相関係数(以下、「相関係数」という。)は1に近い正値を示す一方で、ノイズを含むカラー画像では、相関係数が低下する画素を含むため、近傍領域で評価した相関係数は低下する。このことから、相関係数の値が小さいほど画像信号に含まれるノイズが多いといえる。
色成分間の相関演算は原画像信号Iから分離された第2成分Vに対して行う。
相関演算処理部3010では、後述する様に、注目画素位置を含む近傍領域での各色成分の相関係数を演算し、その最小値である最小相関係数rを出力する。
画素位置 R G B
1 -5 7 2
2 4 -2 2
3 -2 4 4
4 1 -5 5
5 6 -1 2
である。R-G間、G-B間、B-R間の各相関係数を求めると、
R-G G-B B-R
相関係数 -0.75148 -0.36622 -0.19914
となり、最小相関係数rは、-0.75148となる。
画素位置 R G B
1 1 0 -1
2 4 3 3
3 5 3 4
4 -2 -1 0
5 -1 0 -1
である。R-G間、G-B間、B-R間の各相関係数を求めると、
R-G G-B B-R
相関係数 0.964023 0.911685 0.873891
となり、最小相関係数rは、0.873891となる。
図26は第6の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。先の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して説明を省略する。
図27は第7の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。先の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して説明を省略する。
図30は第8の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。先の実施形態と共通の構成については同じ参照符号を付して説明を省略する。
このとき、関数化する色相面として、赤(R)、マゼンタ(Ma)、青(B)、シアン(Cy)、緑(G)、黄(Ye)の6つの色相面を使用したが、これに限るものでないのは勿論である。例えば、低コスト化を優先するために、赤(R) 、青(B) 、緑(G)の3つの色相面を使用することも可能であるし、あるいは高精度化を優先させるために、前記6つ色相面の中間の色相面を加えた1 2 の色相面を使用することも可能であるし、用途や目的などに応じて任意の構成をとることができる。
図37は第9の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。
図39は第10の実施形態に係る撮像装置のシステム構成図である。
3004 ノイズ低減処理パラメータ設定部
3005 成分合成・階調変換処理部
6000 階調変換係数算出部
Claims (31)
- 原画像信号を、骨格成分である第1成分と、前記原画像信号に対する前記第1成分の残差から得られる第2成分と、を含む複数の成分に分離する成分分離手段と、
前記第1成分に対して階調変換処理を行う階調変換手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記第1成分または前記原画像信号の信号レベルを取得する階調変換用信号レベル取得手段と、
前記第1成分または前記原画像信号の信号レベルに基づき階調変換に適用する階調変換係数を設定する階調変換係数設定手段と、
を備え、
前記階調変換手段は、前記階調変換係数を用いて前記第1成分に対して前記階調変換処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または2に記載の画像処理装置において、
前記第1成分の信号レベルを取得するノイズ低減用信号レベル取得手段と、
前記第1成分の信号レベルに基づきノイズ低減処理パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
を備え、
前記ノイズ低減処理パラメータを用いて前記第2成分のノイズを低減するノイズ低減手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3に記載の画像処理装置において、
前記ノイズ低減手段は、前記ノイズ低減処理パラメータに応じて設定される閾値と前記第2成分との比較結果に基づき前記第2成分のノイズを低減することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3または4に記載の画像処理装置において、
前記ノイズ低減手段は、前記比較結果と前記階調変換係数に基づき前記第2成分のノイズを低減することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4または5に記載の画像処理装置において、
前記閾値は前記ノイズ低減処理パラメータと前記階調変換係数に応じて設定されることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から6のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記原画像信号はモノクロであり、前記第1成分及び前記第2成分はそれぞれ輝度成分であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3から6のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記原画像信号は複数の色成分から構成され、
前記ノイズ低減用信号レベル取得手段は、前記第1成分の各色成分の信号レベルを取得し、
前記パラメータ設定手段は、前記第1成分の各色成分の信号レベルに基づき、前記第2成分の各色成分に対応するノイズ低減処理パラメータを設定し、
前記ノイズ低減手段は、前記第2成分の各色成分のノイズを、対応する色成分のノイズ低減処理パラメータを用いて低減する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3から6のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記原画像信号は複数の色成分から構成され、
前記ノイズ低減用信号レベル取得手段は、前記第1成分の輝度成分の信号レベルあるいはG成分を補間して得られる信号の信号レベルを取得し、
前記パラメータ設定手段は、前記第1成分の輝度成分の信号レベルあるいはG成分を補間して得られる信号の信号レベルに基づき、前記第2成分の各色成分に対応するノイズ低減処理パラメータを設定し、
前記ノイズ低減手段は、前記第2成分の各色成分のノイズを、対応する色成分のノイズ低減処理パラメータを用いて低減する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3から6のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記原画像信号は複数の色成分から構成され、
前記第1成分の各色成分を輝度信号と色信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段を備え、
前記階調変換用信号レベル取得手段は、前記第1成分の輝度信号の信号レベルを取得し、
前記階調変換係数設定手段は前記第1成分の輝度信号の信号レベルに基づき階調変換係数を設定し、
前記階調変換手段は前記階調変換係数に基づき、前記第1成分の輝度信号に対して階調変換を行い、
前記ノイズ低減用信号レベル取得手段は、前記第1成分の輝度信号の信号レベルを取得し、
前記パラメータ設定手段は、前記第1成分の輝度信号の信号レベルに基づき、前記第2成分の各色成分に対応するノイズ低減処理パラメータを設定し、
前記ノイズ低減手段は、前記第2成分の各色成分のノイズを、対応する色成分のノイズ低減処理パラメータを用いて低減する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3から6のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記原画像信号は複数の色成分から構成され、
前記原画像信号の各色成分を輝度信号と、色信号から構成される色空間の信号へ変換する色空間変換手段を備え、
前記分離手段は前記輝度信号、色信号に対して、輝度信号の第1成分および第2成分、色信号の第1成分および第2成分に分離し、
前記階調変換用信号レベル取得手段は、前記輝度信号の第1成分の信号レベルを取得し、
前記階調変換係数設定手段は前記輝度信号の第1成分の信号レベルに基づき階調変換係数を設定し、
前記階調変換手段は前記階調変換係数に基づき、前記輝度信号の第1成分に対して階調変換を行い、
前記ノイズ低減用信号レベル取得手段は、前記輝度信号の第1成分の信号レベルを取得し、
前記パラメータ設定手段は、前記輝度信号の第1成分の信号レベルに基づき、前記輝度信号の第2成分および前記色信号の第2成分に対応するノイズ低減処理パラメータを設定し、
前記ノイズ低減手段は、前記輝度信号の第2成分および前記色信号の第2成分のノイズを、対応するノイズ低減処理パラメータを用いて低減する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項10または11に記載の画像処理装置において、
前記色信号は色相信号、彩度信号から構成され、
前記色空間変換手段で得られた階調変換前の第1成分の輝度信号と前記色空間変換手段で得られた第1成分の色相信号によって規定される前記色空間における彩度信号の第1の最大彩度値、および、前記階調変換手段で得られた階調変換後の第1成分の輝度信号と前記色空間変換手段で得られた第1成分の色相信号によって規定される前記色空間における彩度信号の第2の最大彩度値を算出する最大彩度算出手段と、
前記第1の最大彩度値と、前記第2の最大彩度値と、に基づいて前記彩度信号に関する補正を行う彩度補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項12に記載の画像処理装置において、
前記最大彩度算出手段は、複数の所定の色相面に関して輝度信号と最大彩度値とを関係付ける関数を記録している記録手段と、
前記記録手段に記録されている複数の色相面の中から、前記色相信号に隣接する最近傍の2個の色相面を探索する探索手段と、
前記探索手段により探索された2個の色相面に関する関数を前記記録手段から抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された2個の関数と前記輝度信号とに基づいて2個の最大彩度値を算出する算出手段と、
前記2個の最大彩度値から前記色相信号に関する最大彩度値を補間して求める補間手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項13に記載の画像処理装置において、
前記彩度補正手段は、前記第1の最大彩度値と前記第2の最大彩度値との比率を算出する比率算出手段と、
前記彩度信号に前記比率および前記彩度補正係数を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により比率および彩度補正係数を乗算された前記彩度信号が前記第2の最大彩度値を逸脱しないように制限を課す制限手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項8から10のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記第2成分に対して注目画素を含む近傍領域での色成分間の相関係数を演算する相関演算処理手段と、
前記相関係数に基づき前記ノイズ低減処理パラメータを補正するパラメータ補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項15に記載の画像処理装置において、
前記パラメータ補正手段は、前記注目画素を含む近傍領域での色成分間の相関係数に対して負の相関を持つ補正係数を算出し、前記ノイズ低減処理パラメータに前記補正係数を掛けて前記ノイズ低減処理パラメータを補正することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項16に記載の画像処理装置において、
前記パラメータ補正手段は前記補正係数を次式:
C = (1-r)2
r: 注目画素を含む近傍領域での色成分間の相関係数
により算出することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項15から17のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記相関演算処理手段は、前記相関係数として複数の色成分間の相関係数のうち最小値を選択することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から18のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記第2成分に対して前記階調変換処理とは異なる第2階調変換処理を行う第2階調変換手段
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項19に記載の画像処理装置において、
第2階調変換手段は前記ノイズ低減処理後の前記第2成分に対して前記階調変換処理とは異なる第2階調変換処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2から20のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記階調変換係数設定手段は、前記原画像信号または前記第1成分に対して注目画素を含む近傍領域毎にヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
前記ヒストグラムに基づき階調変換曲線を設定する階調変換曲線設定手段と、
前記階調変換曲線に基づき前記階調変換係数を算出する階調変換係数算出手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2から20のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記階調変換係数設定手段は、前記原画像信号または前記第1成分を少なくとも1つ以上の領域に分割する分割手段と、
前記原画像信号または前記第1成分に対して前記領域毎にヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、
前記ヒストグラムに基づき前記領域毎に階調変換曲線を設定する階調変換曲線設定手段と、
前記階調変換曲線に基づき前記領域毎に前記階調変換係数を算出する階調変換係数算出手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2から20のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記階調変換係数設定手段は、前記原画像信号または前記第1成分に対して画素毎に所定の階調変換曲線を設定する階調変換曲線設定手段と、
前記階調変換曲線に基づき画素毎に前記階調変換係数を算出する階調変換係数算出手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2から20のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記階調変換係数設定手段は、前記原画像信号または前記第1成分を少なくとも1つ以上の領域に分割する分割手段と、
前記原画像信号または前記第1成分に対して前記領域毎に所定の階調変換曲線を設定する階調変換曲線設定手段と、
前記階調変換曲線に基づき前記領域毎に前記階調変換係数を算出する階調変換係数算出手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2から24のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記階調変換手段は、前記第1成分に対して画素毎または前記領域毎に階調変換係数を乗算する乗算手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から25のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記階調変換処理後の前記第1成分と、前記第2成分との合成を行う合成手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から26のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記第1成分は、原画像の平坦成分を含む成分であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から27のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記第1成分は、原画像のエッジ成分を含むことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から28のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記成分分離手段は加算型分離により前記第1成分と前記第2成分を含む複数の成分に分離することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1から28のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記成分分離手段は乗算型分離により前記第1成分と前記第2成分を含む複数の成分に分離することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項10から14のいずれか一つに記載の画像処理装置において、
前記色空間変換手段は、色空間として、YCbCr色空間、CIE Lab色空間、HSL色空間のうちの1つを用いるものであることを特徴とする画像処理装置。
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