JP5749741B2 - ノイズ低減方法 - Google Patents
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Description
(a)注目している色成分用の画素のうち注目している画素向けに一組の局所エッジ反応荷重値を方位毎に算出するサブステップと、
(b)注目している画素の画素値とその近隣にあり同じ色成分に係る画素の画素値との間に存する第1画素値差分を方位毎に算出するステップと、
(c)第1画素値差分に局所エッジ反応荷重値を結合させることで第1加重画素値差分を算出するステップと、
(d)注目している画素の近隣にあり他の色成分に係る画素の画素値と更にその近隣にあり当該他の色成分に係る画素の画素値との間に存する第2画素値差分を方位毎に算出するステップと、
(e)第2画素値差分に局所エッジ反応荷重値を結合させることで第2加重画素値差分を算出するステップと、
(f)注目している画素の画素値に第1及び第2加重画素値差分を結合させることでその画素のデノイズ後画素値を算出するステップと、
を有するデノイズ手順をプロセッサ上で実行することで、注目している色成分に係る画素それぞれのデノイズ後画素値を決定するものである。
δN=G2−GE (1)
δS=GR−GE (2)
δE=GG−GE (3)
δW=GC−GE (4)
に従い四通り算出する。これらの画素値差分δN,δS,δE,δWは、順に、デノイズ対象画素GEと、その画素GEから見て上下右左四通りの各方向、即ち北南東西(N,S,E,西)四通りの各方位にある同色の最近隣画素G2,GR,GG,GCと、の間で求めた画素値の差分である。
c=1/[1+(||δ||/kY)2] (5)
但しc:局所エッジ反応荷重値120
δ:画素値差分116
kY:定数
||・||:ベクトルノルム演算子
に従い実行する。ここでは、差分116の絶対値を求める演算子をベクトルノルム演算子として使用している。更に、定数kYとしては、差分116の絶対値が大きい画素(生CFA画像100内の強い可視エッジに対応する画素)では荷重値120が小さくなり、小さい画素(同画像100内の平板単調な領域に対応する画素)では大きくなるような値を使用している。差分116が前掲の通り四通りあるので、荷重値120も次の式
cN=1/[1+(|G2ーGE|/kY)2] (6)
cS=1/[1+(|GRーGE|/kY)2] (7)
cE=1/[1+(|GGーGE|/kY)2] (8)
cW=1/[1+(|GCーGE|/kY)2] (9)
の如く四通り求まる。
w=δ・c (10)
但しw:加重画素値差分124
δ:画素値差分116
c:局所エッジ反応荷重値120
に従い算出する。もとになる値が前掲の如く四通りあるので、加重画素値差分124も次の式
wN=δN・cN=(G2ーGE)/[1+(|G2ーGE|/kY)2] (11)
wS=δS・cS=(GRーGE)/[1+(|GRーGE|/kY)2] (12)
wE=δE・cE=(GGーGE)/[1+(|GGーGE|/kY)2] (13)
wW=δW・cW=(GCーGE)/[1+(|GCーGE|/kY)2] (14)
の如く四通り求まる。
X’=X+λΣiwi (15)
但しX’:第1デノイズ後CFA画像108内画素値(図3参照)
X:生CFA画像100内原画素値(図2参照)
λ:速度制御定数
wi:第i方位(i=N,S,E,W)沿いの加重画素値差分124
Σi:全ての方位iに亘る総和
に従い算出する。定数λは、原則として、後述の如くデノイズ計算を反復した場合でもこの式による算出結果が安定且つ有効になるよう1未満の値に設定される。もとになる値が前掲の如く四通りあるので、画像108内画素G’Eの画素値は所与画素GEの画素値から次の式
G’E=GE+(wN+wS+wE+wW)/16 (16)
但しλ=1/16
の如く求まる。
CN=1/[1+[(|R3−RF|+|G2−GE|+|B8−BK|)/kY]2] (17)
CS=1/[1+[(|RS−RF|+|GR−GE|+|BX−BK|)/kY]2] (18)
CE=1/[1+[(|RH−RF|+|GG−GE|+|BM−BK|)/kY]2] (19)
CW=1/[1+[(|RD−RF|+|GC−GE|+|BI−BK|)/kY]2] (20)
に示す如く、隣り合う画素間の画素値差分を求め、その絶対値を総和する計算を通じ、ベクトルノルムを求める形態である。いわゆる当業者にとり周知な他の複数色参照型ベクトルノルム演算子を用いてもかまわない。
CE=2GEーRF−BK (21)
に従い算出する。グリーン画素及びブルー画素からなるロー上のグリーン画素についても同様の式を使用する。例えば、グリーン画素GLに係る色差値を次の式
CL=2GL−RS−BM (22)
に従い算出する。ブルー画素例えばBKに係る色差値については次の式
CK=BK−RF (23)
に従い算出する。そして、レッド画素例えばRFに係る色差値については上の式中のレッド画素値とブルー画素値を入れ替えた式
CF=RF−BA (24)
に従い算出する。
δN=C2−CE=(2G2−R3−B8)−(2GE−RF−BK) (25)
δS=CR−CE=(2GR−RS−BX)−(2GE−RF−BK) (26)
δE=CG−CE=(2GG−RH−BM)−(2GE−RF−BK) (27)
δW=CC−CE=(2GC−RD−BI)−(2GE−RF−BK) (28)
に従い算出し、画素BKに係る差分134を次の式
δN=C8−CK=(B8−R3)−(BK−RF) (29)
δS=CX−CK=(BX−RS)−(BK−RF) (30)
δE=CM−CK=(BM−RH)−(BK−RF) (31)
δW=CI−CK=(BI−RD)−(BK−RF) (32)
に従い算出し、そして画素RFに係る差分134を上の式中のレッド画素値とブルー画素値を入れ替えた式に従い算出する。
c=1/[1+(||δ||/kC)2] (33)
但しc:局所色差値エッジ反応荷重値138
δ:色差値差分134
kC:定数
||・||:ベクトルノルム演算子
に従い算出する。ここでは差分134の絶対値を求める演算子をベクトルノルム演算子として使用している。定数kCとしては、差分134の絶対値が大きい画素(第1デノイズ後CFA画像108内の強い可視エッジに対応する画素)では荷重値138が小さくなり、小さい画素(同画像108内の平板単調な領域に対応する画素)では大きくなるような値を使用するものとする。画素GEに係る差分134が前掲の通り四通りあるので、荷重値138は次の式
cN=1/[1+(|C2−CE|/kC)2] (34)
cS=1/[1+(|CR−CE|/kC)2] (35)
cE=1/[1+(|CG−CE|/kC)2] (36)
cW=1/[1+(|CC−CE|/kC)2] (37)
の如く四通り求まる。画素BKに関しては荷重値138が次の式
cN=1/[1+(|C8−CK|/kC)2] (38)
cS=1/[1+(|CX−CK|/kC)2] (39)
cE=1/[1+(|CM−CK|/kC)2] (40)
cW=1/[1+(|CI−CK|/kC)2] (41)
求まり、画素RFに関してもこれと同じ要領で荷重値138が求まる。
w=δ・c (42)
但しw:加重色差値差分142
δ:色差値差分134
c:局所色差値エッジ反応荷重値138
に従い算出する。もとになる値が前掲の如く四通りあるので、画素GEに係る加重色差値差分142は次の式
wN=δN・cN=(C2ーCE)/[1+(|C2ーCE|/kC)2] (43)
wS=δS・cS=(CRーCE)/[1+(|CRーCE|/kC)2] (44)
wE=δE・cE=(CGーCE)/[1+(|CGーCE|/kC)2] (45)
wW=δW・cW=(CCーCE)/[1+(|CCーCE|/kC)2] (46)
の如く四通り求まる。画素BKに係る加重色差値差分142は次の式
wN=δN・cN=(C8ーCK)/[1+(|C8ーCK|/kC)2] (47)
wS=δS・cS=(CXーCK)/[1+(|CXーCK|/kC)2] (48)
wE=δE・cE=(CMーCK)/[1+(|CMーCK|/kC)2] (49)
wW=δW・cW=(CIーCK)/[1+(|CIーCK|/kC)2] (50)
の如く求まり、画素RFに係る加重色差値差分142もこれと同じ要領で求まる。
X’=X+λΣiwi (51)
但しX’:第2デノイズ後CFA画像112内画素値
X:第1デノイズ後CFA画像108内画素値
λ:速度制御定数
wi:第i方位(i=N,S,E,W)沿い加重色差値差分142
Σi:全ての方位iに亘る総和
に従い第2デノイズ後CFA画像112を発生させる。定数λは、原則として、後述の如くデノイズ計算を反復した場合でもこの式による算出結果が安定且つ有効になるよう1未満の値に設定される。もとになる値が前掲の如く四通りあるので、グリーン画素GEに係る画像112内画素値は次の式
G’E=GE+(wN+wS+wE+wW)/32 (52)
但しλ=1/32
の如く求まる。画素BKに係る画像112内画素値は次の式
B’K=BK+(wN+wS+wE+wW)/16 (53)
但しλ=1/16
で求まり、画素RFに係る画像112内画素値も画素BKに係るそれと同じ要領で求まる。
CN=1/[1+[(|C2−CE|+|C8−CK|)/kC]2] (54)
CS=1/[1+[(|CR−CE|+|CX−CK|)/kC]2] (55)
CE=1/[1+[(|CG−CE|+|CM−CK|)/kC]2] (56)
CW=1/[1+[(|CC−CE|+|CI−CK|)/kC]2] (57)
に示す如く、隣り合う色差値差分間の差分を求め、その絶対値を総和する計算を通じ、ベクトルノルムを求める形態である。こうして求まる局所色差値エッジ反応荷重値は、複数通りの色成分に係る第2デノイズ後CFA画像内画素値の算出、例えば画素GE及びBKに係る算出に使用することができる。いわゆる当業者にとり周知となっている他の複数色差値差分参照型ベクトルノルム演算子を用いてもかまわない。
δN=G2−GE (58)
δS=GR−GE (59)
δE=GG−GE (60)
δW=GC−GE (61)
に従い算出する。デノイズ対象画素GEと同色の最近隣画素がG2,GR,GG,GCの4個あるので、それらの間の差分たる第1画素値差分は都合四通り求まる。
c=1/[1+(||δ||/kY)2] (62)
但しc:局所エッジ反応荷重値166
δ:第1画素値差分162
kY:定数
||・||:ベクトルノルム演算子
に従い行う。ここでは、差分162の絶対値を求める演算子をベクトルノルム演算子として使用している。また、定数kYとしては、差分162の絶対値が大きい画素(生CFA画像100内の強い可視エッジに対応する画素)では荷重値166が小さくなり、小さい画素(同画像100内の平板単調な領域に対応する画素)では大きくなるような値を使用している。差分162の値が前掲の如く四通りあるので、荷重値166は次の式
cN=1/[1+(|G2ーGE|/kY)2] (63)
cS=1/[1+(|GRーGE|/kY)2] (64)
cE=1/[1+(|GGーGE|/kY)2] (65)
cW=1/[1+(|GCーGE|/kY)2] (66)
に従い四通り求まる。
w=δ・c (67)
但しw:第1加重画素値差分170
δ:第1画素値差分162
c:局所エッジ反応荷重値166
に従い算出する。もとになる値が前掲の如く四通りあるので、加重画素値差分170は次の式
wN=δN・cN=(G2ーGE)/[1+(|G2ーGE|/kY)2] (68)
wS=δS・cS=(GRーGE)/[1+(|GRーGE|/kY)2] (69)
wE=δE・cE=(GGーGE)/[1+(|GGーGE|/kY)2] (70)
wW=δW・cW=(GCーGE)/[1+(|GCーGE|/kY)2] (71)
に従い四通り求まる。
DN=B8−BK (72)
DS=BX−BK (73)
DE=RH−RF (74)
DW=RD−RF (75)
に従い算出する。画素値差分174は、デノイズ対象画素(例.グリーン画素GE)と異なる色成分に係る画素のうちCFA内最小反復単位(例.図6中の2×2画素ブロック146)内でデノイズ対象画素の最近隣にある画素(例.非グリーン画素BK及びRF)の画素値と、それらの画素(例.非グリーン画素BK及びRF)と同じ色成分に係る画素のうち最近隣にある四個の画素(例.ブルー画素BKに対しては画素B8及びBX;レッド画素RFに対してはレッド画素RH及びRD)の画素値と、の間の差分であるので、都合四通り求まる。
u=D・c (76)
但しu:第2加重画素値差分178
D:第2画素値差分174
c:局所エッジ反応荷重値166
に従い算出する。もとになる値が前掲の如く四通りあるので、加重画素値差分178は次の式
uN=DN・cN=(B8−BK)/[1+(|G2ーGE|/kY)2] (77)
uS=DS・cS=(BX−BK)/[1+(|GRーGE|/kY)2] (78)
uE=DE・cE=(RH−RF)/[1+(|GGーGE|/kY)2] (79)
uW=DW・cW=(RD−RF)/[1+(|GCーGE|/kY)2] (80)
に従い求まる。
X’=X+λΣi[wi+(wi−ui)] (81)
但しX’:デノイズ後CFA画像104内デノイズ後画素値
X:生CFA画像100内原画素値
λ:速度制御定数
wi:第i方位(i=N,S,E,W)沿い第1加重画素値差分170
ui:第i方位(i=N,S,E,W)沿い第2加重画素値差分178
Σi:全ての方位iに亘る総和
を実行する。総和演算子内の第1項wiには単色ノイズ低減作用があるが、他色成分由来の情報が含まれないため色差ノイズ低減作用は期待できない。項wi−uiの追加は、得られる画像104にて第1・第2画素値差分間の差がなくなるよう解X’を制約することと等価である。もとの画像100にて第1・第2画素値差分間にほとんど差がない場合は、その画像104は色差ノイズが少ない画像となる。従って、この項wi−uiの追加で、単色ノイズ,色差ノイズ双方を同時に低減することができる。
Claims (13)
- 少なくとも3つの異なる色成分の画素を含む二次元感光画素アレイを有するディジタルイメージセンサで撮影される画像のノイズを低減する方法であって、前記画素は方形の最小反復単位で配置されており、ノイズ低減手順を利用して第1の色成分の画素各々についてノイズ低減画素値をプロセッサが決定する当該方法は、
(a)前記第1の色成分の中心画素周辺の複数の方位毎に一組の局所エッジ反応荷重値を算出するステップと、
(b)前記中心画素の画素値と前記第1の色成分の近隣の画素の画素値との間の第1画素値差分を方位毎に算出するステップと、
(c)前記第1画素値差分に前記一組の局所エッジ反応荷重値を乗算することで第1加重画素値差分を方位毎に算出するステップと、
(d)前記中心画素近隣の少なくとも1つの他の色成分の画素についての画素値と前記少なくとも1つの他の色成分の近隣の画素の画素値との間の第2画素値差分を方位毎に算出するステップと、
(e)前記第2画素値差分に前記一組の局所エッジ反応荷重値を乗算することで第2加重画素値差分を方位毎に算出するステップと、
(f)前記中心画素の画素値に前記第1及び第2加重画素値差分を組み合わせることで前記中心画素のノイズ低減画素値を算出するステップと、
を有する方法。 - 請求項1記載の方法であって、前記ノイズ低減手順を複数回実行する方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記一組の局所エッジ反応荷重値が、前記第1の色成分の画素値のみを利用して算出される、方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記一組の局所エッジ反応荷重値が、少なくとも2つの色成分の画素値を利用して算出される、方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記局所エッジ反応荷重値は、
c=1/[1+(||δ||/kY)2]
という数式に従って算出され、
cは前記局所エッジ反応荷重値であり、
kY は定数であり、
δは画素値差分であり、
||・||はベクトルノルム演算子である、方法。 - 請求項1記載の方法であって、前記第1加重画素値差分は、
w=δ・c
という数式に従って算出され、
wは前記第1加重画素値差分であり、
cは前記局所エッジ反応荷重値であり、
δは前記第1画素値差分である、方法。 - 請求項1記載の方法であって、前記第2加重画素値差分は、
u=D・c
という数式に従って算出され、
uは前記第2加重画素値差分であり、
cは前記局所エッジ反応荷重値であり、
Dは前記第2画素値差分である、方法。 - 請求項1記載の方法であって、前記ノイズ低減画素値は、
X’=X+λΣi[wi+(wi−ui)]
という数式に従って算出され、
X’は前記ノイズ低減画素値であり、
Xは前記中心画素の画素値であり、
λはレート制御定数であり、
wi はi番目の方位における前記第1加重画素値差分であり、
ui はi番目の方位における前記第2加重画素値差分であり、
総和は複数の方位iに亘って求められる、方法。 - 請求項1記載の方法であって、前記中心画素近隣の前記少なくとも1つの他の色成分の画素は、前記複数の方位における前記中心画素に隣接する画素である、方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記中心画素近隣の前記少なくとも1つの他の色成分の画素は、少なくとも2つの他の色成分の画素を含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記複数の方位は、前記中心画素に対して上側、下側、左側及び右側の方位を含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記少なくとも3つの異なる色成分は、レッド、グリーン及びブルーの色成分を含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、前記少なくとも3つの異なる色成分は、少なくとも1つの全整色の色成分を含む、方法。
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