JP2013126237A - ノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ランダムノイズを正確に検出して除去できるとともに、本来除去されるべきでない画素をノイズと誤検出されて除去されないようにする。
【解決手段】水平ズレ検出部１５２が、隣接フレーム間における撮像対象である人１０の移動を検出し、水平位置合わせ部１５３が、水平ズレ検出部１５２が検出したズレを用いて前フレームを現フレームに合わせる位置合わせを行う。そして、ノイズ除去部１５４が、位置合わせを行った前フレームとフレームメモリ１４２に記憶されている現フレームの画像の差分をとって、差分として抽出された部分をランダムノイズであると判断して、ノイズ除去を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズ除去装置に関し、特に撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関する。

従来からデジタル方式の撮像装置においては、撮像した画像データにランダムノイズが発生することがある。そのようなランダムノイズを除去するために隣接フレーム間の差分を用いてノイズを除去するなど様々なランダムノイズの除去方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１３５６２３号公報

しかし、ランダムノイズを隣接フレーム間の差分を用いて除去する場合であって撮像対象が人であるとき、撮像中に人が完全な静止状態を維持できないことが多く、本来差分として抽出されるべき部分が抽出されず、また本来差分として抽出されるべきでない部分が差分として抽出されてしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ランダムノイズを正確に検出して除去できるとともに、本来除去されるべきでない画素をノイズと誤検出されて除去されないようにすることができるノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去装置において、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出する移動検出手段と、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するノイズ除去手段とを備えることを特徴とするノイズ除去装置が提供される。

これにより、移動検出手段が、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出し、ノイズ除去手段が、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去する。

また、本発明では、撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去方法において、移動検出手段が、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出するステップと、ノイズ除去手段が、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するステップとを含むことを特徴とするノイズ除去方法が提供される。

これにより、移動検出手段が、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出し、ノイズ除去手段が、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去する。

また、本発明では、撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去プログラムにおいて、コンピュータを、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出する移動検出手段、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するノイズ除去手段として機能させることを特徴とするノイズ除去プログラムが提供される。

これにより、移動検出手段が、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出し、ノイズ除去手段が、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去する。

本発明のノイズ除去装置、方法、およびプログラムによれば、移動検出手段が、隣接フレーム間における撮像対象の移動を検出し、ノイズ除去手段が、検出した移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するので、ランダムノイズを正確に検出して除去できるとともに、本来除去されるべきでない画素をノイズと誤検出されて除去されないようにすることができる。

本発明の形態に適用される発明のブロック図である。 水平ズレの検出およびその位置合わせの概要を示す図である。 水平ズレの検出およびその位置合わせの概要を示す図である。 ミリ波パッシブ撮像装置１００が行う撮影処理に伴う画像処理部１５０が行う画像処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の形態に適用される発明のブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るミリ波パッシブ撮像装置１００は、振動リフレクタ部１１０、ラインセンサ１２０、同期・アドレス生成部１３０、変換部１４０、および画像処理部１５０を備える。

振動リフレクタ部１１０は、首振り動作を行う振動リフレクタ１１１と、首振り動作のタイミングを伝えるための水平同期パルスを発するパルス生成部１１２を備えている。

ラインセンサ１２０は、人１０などの撮影対象が発するミリ波を振動リフレクタ１１１を介して受信する。ラインセンサ１２０は、水平方向に撮像素子が並ぶように配置されており、振動リフレクタ１１１が上下の首振り動作を行うことにより、人１０などの撮影対象の各部が走査され、適宜ラインセンサ１２０によってミリ波が受信される。

人１０などの撮影対象の背後には電波吸収体１１を設ける。これは撮影対象の背後方向から放射されてくるミリ波を遮断し、撮像対象方向から放射されてくるミリ波を吸収することにより外来ノイズがラインセンサ１２０によって受信されないようにするためである。

同期・アドレス生成部１３０は、パルス生成部１１２から水平同期パルスを受け取ると、ラインセンサ１２０とフレームメモリ１４２に同期信号およびメモリアドレスを生成して送信する。ラインセンサ１２０は、受け取った同期信号に基づいて変換部１４０に受信したミリ波に基づくアナログ電圧を出力する。

変換部１４０は、Ａ／Ｄ変換回路１４１とフレームメモリ１４２を備え、ラインセンサ１２０から出力されたアナログ電圧がＡ／Ｄ変換回路１４１によりデジタル化され、同期・アドレス生成部１３０が生成したメモリアドレスに基づいてフレームメモリ１４２に記憶される。これによって、振動リフレクタ１１１が首振り動作して走査され、ラインセンサ１２０が撮像した各水平ラインのデータが２次元画像データとしてフレームメモリ１４２に記憶される。

画像処理部１５０は、フレームメモリ部１５１、水平ズレ検出部１５２、水平位置合わせ部１５３、ノイズ除去部１５４、および出力処理部１５５を備えている。

フレームメモリ部１５１は、フレームメモリ１４２にあらたな画像データが記憶されると、記憶された画像データの１フレーム前（以下、当該フレームを前フレームという）の画像データを読み出して記憶する。

水平ズレ検出部１５２は、フレームメモリ１４２に記憶されている現在の画像データと、フレームメモリ部１５１に記憶されている前フレームの画像データを読み出して両画像データ間の水平方向のズレを検出する。

水平位置合わせ部１５３は、水平ズレ検出部１５２から検出した水平方向のズレ値を受け取ると、フレームメモリ部１５１に記憶されている前フレームの画像データを読み出し、受け取ったズレ値に基づいて前フレームの画像データの水平方向のズレを補正して位置合わせを行う。

ノイズ除去部１５４は、水平位置合わせ部１５３からズレ補正後の前フレームの画像データを受け取ると、フレームメモリ１４２から現在の画像データを読み出して、両画像の差分をとって、差分として検出された部分はランダムノイズであると判断してノイズを除去する。ノイズ除去処理がなされた画像データは、出力処理部１５５を介してモニタ２０に出力され、表示される。

これにより、リアルタイムに適宜ランダムノイズが除去された画像データが出力されて表示される。

次に、ミリ波パッシブ撮像装置１００が行う撮影処理およびそれに伴う画像処理部１５０が行う画像処理について説明する。
図２，３は、水平ズレの検出およびその位置合わせの概要を示す図である。

フレームメモリ部１５１に記憶されている前フレームの画像データを図２（Ａ）に示し、フレームメモリ１４２に記憶されている現在の画像データを図２（Ｂ）に示している。また、各図の下部に各撮像範囲における水平方向のプロファイルが表されている。この水平方向のプロファイルによると、人１０における向かって左端の位置を表すＸ１とｘ１との間にはズレＺが存在する。

フレームメモリ部１５１に記憶されている前フレームの画像データを図３（Ａ）に示し、フレームメモリ１４２に記憶されている現在の画像データに対して水平方向の位置ずれ補正をしたものを図３（Ｂ）に示している。また、各図の下部に各撮像範囲における水平方向のプロファイルが表されている。

図２と比較して図３を見るとわかるように、図３の水平プロファイル左端のＸ１とｘ１の位置ズレが解消している。

人１０の所持物を検出するための撮像時に、人１０が一定時間直立状態を維持しなければならないときには、直立状態を維持しているつもりでも人１０は左右にふらつくことが多い。上述の通り、隣接フレームの差分をとってランダムノイズを検出し、そのランダムノイズを除去するとき、人１０が左右にふらついていると、人１０の左右端部や所持物１２の部分も差分として現れてしまう。

特に、被写体から自発的に放射されるミリ波などの微細信号を受信して撮像を行う撮像装置の場合には、受信する信号が微細であるがゆえに信号を大きく増幅しなくてはならず、必然的にノイズ信号も大きく増幅され、結果的にＳ／Ｎ（signal/noise）比が悪くなってしまう。たとえば可視光やＸ線を用いた撮像装置では撮像できない危険所持物を発見するために用いるこのような特殊な撮像装置の場合には、微妙な写りの差が危険所持物の検出精度を大きく左右する。

そこで、隣接フレーム間の人１０のふらつきによる位置ずれを検出し、その位置ずれを補正した上で差分をとることによって、ランダムノイズを正確に検出して除去できるとともに、本来除去されるべきでない画素をノイズと誤検出されて除去されないようにすることができる。よって、危険所持物の検出精度を向上させることができる。

次に、フローチャートを用いて上述のマスキング処理の内容を具体的に説明する。
図４は、ミリ波パッシブ撮像装置１００が行う撮影処理に伴う画像処理部１５０が行う画像処理の手順を示すフローチャートである。以下、図４に示す処理をステップ番号に沿って説明する。

〔ステップＳ１１〕水平ズレ検出部１５２は、フレームメモリ１４２に記憶されている現フレームの画像データを読み出して、その画像データの水平プロファイルを作成する。

〔ステップＳ１２〕水平ズレ検出部１５２は、フレームメモリ部１５１に記憶されている前フレームの画像データを読み出して、その画像データの水平プロファイルを作成する。

〔ステップＳ１３〕水平ズレ検出部１５２は、作成した現フレームの水平プロファイルにおける人１０の右肩（向かって左側の肩）を基準点として算出する。図２，３における水平プロファイルは簡略されて描かれているが、実際の水平プロファイルは人１０の頭部がある位置を頂点とする山型に形成される。

水平プロファイルの端部は人１０の手の部分であるが、手の部分は一番動きが大きいため、動きが少なく水平プロファイルの位置が判別しやすい肩の位置を基準点とする。水平プロファイルにおける肩の位置は水平プロファイルにおける端部から真ん中方向に走査したときに最初に立ち上がる位置として特定される。

本実施の形態において、人１０の右肩を基準点としているので、水平プロファイルの左端部から最初に立ち上がった位置を基準点とする。つまり、図２，３におけるｘ１に対応する位置である。

〔ステップＳ１４〕水平ズレ検出部１５２は、作成した前フレームの水平プロファイルにおける人１０の右肩（向かって左側の肩）を基準点として算出する。ステップＳ１３で説明したのと同様に図２，３におけるＸ１に対応する位置である。水平ズレ検出部１５２は、下記式（１）から水平方向のズレＺを検出する。
Ｚ＝Ｘ１＋（ｘ１−Ｘ１）………………………………………………………………（１）

〔ステップＳ１５〕水平位置合わせ部１５３は、ステップ１４において水平ズレ検出部１５２が検出したズレＺを用いて前フレームを現フレームに合わせる位置合わせを行う。

〔ステップＳ１６〕ノイズ除去部１５４は、ステップＳ１５において位置合わせを行った前フレームとフレームメモリ１４２に記憶されている現フレームの画像の差分をとって、差分として抽出された部分をランダムノイズであると判断して、ドットごとのノイズ除去を行う。

〔ステップＳ１７〕ノイズ除去部１５４は、ステップＳ１５において位置合わせを行った前フレームとフレームメモリ１４２に記憶されている現フレームの画像の２フレーム間の画素ごとの値の平均を算出する。

以上のような処理により、前フレームを現フレームに合わせる位置合わせ処理をした後にノイズ除去をすることにより、ランダムノイズを正確に検出して除去できるとともに、本来除去されるべきでない画素をノイズと誤検出されて除去されないようにすることができる。

なお、上記実施の形態として水平方向のみの位置ずれ合わせ処理を行う旨の説明をしたが、撮像対象の上下動が大きい環境のときは、上下方向の位置ずれ合わせ処理を組み合わせる、もしくは上下方向の位置ずれ合わせ処理単独で用いる構成としてもよい。このとき、上述の水平方向の位置ずれ合わせ処理と同様に、上下方向のプロファイルを作成し、そのプロファイルに基づいてズレを修正することが考えられる。

なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、ノイズ除去装置が有すべき機能の処理内容を記述したノイズ除去プログラムが提供される。そのノイズ除去プログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したノイズ除去プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ＨＤＤ、ＦＤ、磁気テープなどがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録装置には、ＭＯ（Magneto
Optical disk）などがある。

ノイズ除去プログラムを流通させる場合には、たとえば、そのノイズ除去プログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのノイズ除去プログラムを転送することもできる。

ノイズ除去プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、可搬型記録媒体に記録されたノイズ除去プログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたノイズ除去プログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からノイズ除去プログラムを読み取り、ノイズ除去プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接ノイズ除去プログラムを読み取り、そのノイズ除去プログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからノイズ除去プログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったノイズ除去プログラムに従った処理を実行することもできる。

なお、本発明は、上述の実施の形態にのみ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内において種々の変更を加えることができる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

１０ 人
１１ 電波吸収体
２０ 光学カメラ
３０ モニタ
１００ ミリ波パッシブ撮像装置
１１０ 振動リフレクタ部
１１１ 振動リフレクタ
１１２ パルス生成部
１２０ ラインセンサ
１３０ 同期・アドレス生成部
１４０ 変換部
１４１ Ａ／Ｄ変換回路
１４２ フレームメモリ
１５０ 画像処理部
１５１ 背景差分人体切出し処理部
１５２ 人体切出しマスクメモリ
１５３ マスキング処理部
１５４ 出力合成処理部

Claims (5)

1. 撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去装置において、
   隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出する移動検出手段と、
   検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するノイズ除去手段と、
   を備えることを特徴とするノイズ除去装置。
2. 撮像装置が撮像した画像データにおけるプロファイルを生成するプロファイル生成手段を備え、
   前記移動検出手段が、前記生成されたプロファイルから前記撮像対象の移動を検出することを特徴とする請求項１記載のノイズ除去装置。
3. 前記プロファイル生成手段が、
   水平方向のプロファイルのみを生成することを特徴とする請求項２記載のノイズ除去装置。
4. 撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去方法において、
   移動検出手段が、隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出するステップと、
   ノイズ除去手段が、検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するステップと、
   を含むことを特徴とするノイズ除去方法。
5. 撮像対象から発せられる微細信号を受信して撮像を行う撮像装置に用いられるノイズ除去プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   隣接フレーム間における前記撮像対象の移動を検出する移動検出手段、
   検出した前記移動を補正した隣接フレームとの差分を用いてノイズを除去するノイズ除去手段、
   として機能させることを特徴とするノイズ除去プログラム。

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