JP7278234B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、この対策について記載されている。特許文献1では、局所空間内の輝度差を閾値としてエッジが検出され、色差成分からエッジの色が判別され、エッジ上の偽色の有無が判別される。色差成分は、YCBCRの青色差成分CB及び赤色差成分CRである。そして、エッジ方向に沿った平滑化処理が行われる。これにより、偽色の低減が図られている。
本開示は、平滑化による色縞の補正効果を得つつ、エッジの先鋭さを保つことが可能な画像処理を実現可能にすることを目的とする。
マルチスペクトル画像データである入力画像を輝度成分の輝度成分画像と色成分の色成分画像とに分離する分離部と、
前記分離部によって分離されて得られた前記色成分画像に対して平滑化処理を行い平滑化色成分画像を生成する平滑化処理部と、
前記色成分画像の色相画像と、前記平滑化処理部によって生成された前記平滑化色成分画像の色相画像とについて局所空間におけるばらつきを示す評価指標を計算するばらつき計算部と、
前記ばらつき計算部によって計算された前記色成分画像の色相画像についての評価指標と、前記平滑化色成分画像の色相画像についての評価指標との差分に応じて、前記入力画像の領域毎に前記色成分画像と前記平滑化色成分画像との一方を選択して結合することにより、補正後色成分画像を生成する結合部と、
前記結合部によって生成された前記補正後色成分画像と、前記輝度成分画像とを合成して、合成画像データを生成する合成部とを備える。
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係る画像処理装置10の構成を説明する。
画像処理装置10は、機能構成要素として、画像取得部11と、分離部12と、平滑化処理部13と、色相計算部14と、ばらつき計算部15と、差分処理部16と、領域判定部17と、結合部18と、合成部19と、画像出力部20とを備える。
また、画像処理装置10の各機能構成要素の機能は、半導体集積回路ではなく、ワンチップマイコン等によって実現されてもよい。
なお、このプログラムは、メモリ32ではなく、SD(Secure Digital)メモリカード及びDVD(Digital Versatile Disk)といった可搬記憶媒体に記憶されていてもよい。
図2では、プロセッサ31及びメモリ32は、1つだけ示された。しかし、複数のプロセッサ31及び複数のメモリ32によって、各機能構成要素の機能が実現されてもよい。
半導体集積回路とワンチップマイコンとプロセッサ31とメモリ32とを総称して、処理回路と呼ぶ。つまり、画像処理装置10の各機能構成要素の機能は、処理回路によって実現される。
図3を参照して、実施の形態1に係る画像処理装置10の動作を説明する。
実施の形態1に係る画像処理装置10の動作手順は、実施の形態1に係る画像処理方法に相当する。また、実施の形態1に係る画像処理装置10の動作を実現するプログラムは、実施の形態1に係る画像処理プログラムに相当する。
画像取得部11は、処理を施すマルチスペクトル画像データである入力画像を取得する。画像取得部11は、入力画像を分離部12に出力する。
分離部12は、ステップS101で出力された入力画像を、輝度成分の輝度成分画像fLと、色成分の色成分画像fCとに分離する。分離部12は、輝度成分画像fLを合成部19に出力するとともに、色成分画像fCを平滑化処理部13と色相計算部14と領域判定部17とに出力する。
平滑化処理部13は、ステップS102で出力された色成分画像fCに対して平滑化処理を行い平滑化された色成分画像f’Cを生成する。平滑化処理部13は、平滑化された色成分画像f’Cを色相計算部14及び領域判定部17に出力する。
具体的には、平滑化処理部13は、色成分画像fCの各バンドに対応するレイヤ毎に、平滑化処理を行う。つまり、平滑化処理部13は、色成分画像fCのベクトルの次元毎に平滑化処理を行う。ここで、平滑化処理部13は、ベクトルの次元を跨いだ平滑化処理は行わず、あくまで各次元独立に平滑化処理を行う。平滑化処理としては、既存の方式を用いればよい。
色相計算部14は、ステップS102で出力された色成分画像fCと、ステップS103で出力された平滑化された色成分画像f’Cとのそれぞれから色相画像を生成する。色相計算部14は、色成分画像fCから生成された色相画像fHと、平滑化された色成分画像f’Cから生成された色相画像f’Hとをばらつき計算部15に出力する。
具体的には、色相計算部14は、色成分画像fC及び平滑化された色成分画像f’Cそれぞれを対象として、ベクトルとして表されている色成分から、スカラーで表される色相を計算して色相画像を生成する。色相は、青と赤と緑といった色の種類を表すが、色の鮮やかさである彩度の情報を含まないため、色成分と区別する。色成分画像は、明度を一定としたカラー画像であるため、色相と彩度との双方の情報を有する。例えば、色相計算部14は、HSV(HUE SATURATION VALUE)変換によって色成分画像から色相画像を生成することが可能である。
ここで、平滑化されていない色成分画像fC及び平滑化された色成分画像f’Cそれぞれを数3によって表す。
ばらつき計算部15は、ステップS104で出力された色成分画像fcから生成された色相画像fH及び平滑化された色成分画像f’Cから生成された色相画像f’Hそれぞれを対象として、局所空間におけるばらつきを示す評価指標を計算する。これにより、ばらつき計算部15は、色相画像fHの各局所空間における評価指標を表す色相画像Huedivと、色相画像f’Hの各局所空間における評価指標を表す色相画像Hue’divを生成する。ばらつき計算部15は、色相画像Huediv及び色相画像Hue’divを差分処理部16に出力する。
ここでは、ばらつき計算部15は、評価指標として、標準偏差を用いる。但し、標準偏差に限らず、分散及び標準誤差といったばらつきを評価可能な指標であれば、評価指標として用いることが可能である。
すると、フィルタ処理後の色相画像の各画素Huediv(x,y)の値は、数5によって計算される。そこで、ばらつき計算部15は、数5を用いて、色相画像の各画素Huediv(x,y)の値を計算することにより、色相画像Huediv及び色相画像Hue’divを生成する。
差分処理部16は、ステップS105で出力された色相画像Huedivと色相画像Hue’divとの差分を計算することにより、平滑化処理の前後における色相画像の局所空間内ばらつきの差分を示す差分画像Sを生成する。差分処理部16は、差分画像Sを領域判定部17に出力する。
具体的には、差分処理部16は、数7により、差分画像Sの各画素を計算して差分画像Sを生成する。
領域判定部17は、色相画像Huedivについての評価指標と、色相画像Hue’divについての評価指標との差分に応じて、入力画像の領域毎に、平滑化処理を行った画像データを採用するか否かを判定する。つまり、領域判定部17は、ステップS106で出力された差分画像Sに基づき、入力画像の領域毎に色成分画像fCと平滑化色成分画像f’Cとのどちらを採用するかを判定する。
実施の形態1では、領域判定部17は、領域を1画素とする。そして、領域判定部17は、入力画像の画素毎に、差分画像Sが示す差分が閾値σ以下の場合には、色成分画像fCを採用し、差分画像Sが示す差分が閾値σより大きい場合には、平滑化色成分画像f’cを採用する。
結合部18は、入力画像の領域毎に、色成分画像fCと平滑化色成分画像f’Cとのうち、ステップS107で採用された方のデータを選択して結合することにより、補正後色成分画像fC,correctを生成する。結合部18は、補正後色成分画像fC,correctを合成部19に出力する。
実施の形態1では、領域は1画素である。そのため、結合部18は、入力画像の画素(x,y)毎に、色成分画像fCと平滑化色成分画像f’Cとのうち、ステップS107で採用された方の画素を補正後色成分fC,correct(x,y)として選択する。そして、結合部18は、選択された補正後色成分fC,correct(x,y)を結合して、補正後色成分画像fC,correctを生成する。
合成部19は、ステップS102で出力された輝度成分画像fLと、ステップS108で出力された補正後色成分画像fC,correctとを合成して、合成画像データI’を生成する。合成画像データI’は、色縞が補正されたマルチスペクトル画像データである。合成部19は、合成画像データI’を画像出力部20に出力する。
具体的には、合成部19は、数8により、合成画像データI’の各画素を計算することにより、合成画像データI’を生成する。
画像出力部20は、ステップS109で出力された合成画像データI’を、色縞の補正されたマルチスペクトル画像データとして出力する。画像出力部20は、合成画像データI’をディスプレイに出力してもよいし、外部の記憶装置に出力してもよい。
以上のように、実施の形態1に係る画像処理装置10は、色成分画像fCについてのみ平滑化を行い、輝度成分画像fLについては平滑化を行わない。これにより、色成分画像fCについて平滑化を行うことにより色縞が補正されるが、輝度成分画像fLに平滑化を行わないためエッジの先鋭さを保たれる。また、彩度の高い入力画像が本来有する色味が保たれる。
色成分画像のみを平滑化する場合、画像の輝度(明るさ)が保存されるため、エッジのような明るさが急激に変化する領域において、エッジの先鋭さの劣化を抑制しながら、色縞の補正効果を得ることが可能となる。エッジの先鋭さとは、明るさの変化の急峻さである。
そのため、色相の局所空間内ばらつきの差分Sと閾値σとによって平滑処理の適用範囲を区別することにより、色縞を補正しつつ彩度の高い入力画像が本来有する色味を保つことが可能となる。
実施の形態2は、エッジ及びエッジの近傍の画素についてのみ平滑化処理を行う点が実施の形態1と異なる。実施の形態2では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
図4を参照して、実施の形態2に係る画像処理装置10の構成を説明する。
画像処理装置10は、機能構成要素として、エッジ抽出部21と、エッジ結合部22とを備える点が図1に示す画像処理装置10と異なる。エッジ抽出部21及びエッジ結合部22の機能は、他の機能と同様に、半導体集積回路といったハードウェア、又は、ソフトウェアによって実現される。
図5を参照して、実施の形態2に係る画像処理装置10の動作を説明する。
実施の形態2に係る画像処理装置10の動作手順は、実施の形態2に係る画像処理方法に相当する。また、実施の形態2に係る画像処理装置10の動作を実現するプログラムは、実施の形態2に係る画像処理プログラムに相当する。
エッジ抽出部21は、入力画像からエッジを検出し、エッジとして検出された画素及びエッジの近傍の画素を抽出する。近傍の画素は、例えば、エッジとして検出された画素に隣接する画素である。また、近傍の画素は、例えば、エッジとして検出された画素から基準画素以内にある画素である。エッジ抽出部21は、抽出された画素を分離部12に出力する。また、エッジ抽出部21は、残りの画素をエッジ結合部22に出力する。
エッジ検出は、例えば、1次微分の極大値を求める、又は、2次微分のゼロ交差点を求めるといった方法により実現可能である。
分離部12は、ステップS202で出力された画素を、輝度成分の輝度成分画像fLと、色成分の色成分画像fCとに分離する。分離部12は、輝度成分画像fLを合成部19に出力するとともに、色成分画像fCを平滑化処理部13と色相計算部14と領域判定部17とに出力する。
ただし、ステップS210では合成部19は、合成画像データI’をエッジ結合部22に出力する。合成画像データI’は、ステップS202で抽出された画素についてのみ補正された画像データである。
エッジ結合部22は、入力画像におけるステップS202で抽出された画素を、ステップS210で出力された合成画像データI’の画素に置き換えることにより、補正後画像データを生成する。つまり、エッジ結合部22は、ステップS202で出力された残りの画素と、合成画像データI’に含まれる画素とを結合させることにより、補正後画像データを生成する。エッジ結合部22は、補正後画像データを画像出力部20に出力する。
画像出力部20は、ステップS211で出力された補正後画像データを、色縞の補正されたマルチスペクトル画像データとして出力する。
以上のように、実施の形態2に係る画像処理装置10は、エッジ及びエッジの近傍の画素についてのみ平滑化処理を行う。色縞は、エッジ周辺に生じやすい。エッジ周辺に対してのみ平滑化を行うことにより、色縞の生じていない領域の先鋭度劣化を抑制することができる。
さらに、エッジ周辺に対して、色成分のみの平滑化を組み合わせることにより、エッジの明るさ変化の先鋭さを保つことができる。また、色相のばらつきの評価を組み合わせることにより、色縞の生じていないエッジが平滑化されることを抑制することができる。
Claims (3)
- マルチスペクトル画像データである入力画像を輝度成分の輝度成分画像と色成分の色成分画像とに分離する分離部と、
前記分離部によって分離されて得られた前記色成分画像に対して平滑化処理を行い平滑化色成分画像を生成する平滑化処理部と、
前記色成分画像の色相画像と、前記平滑化処理部によって生成された前記平滑化色成分画像の色相画像とについて局所空間におけるばらつきを示す評価指標を計算するばらつき計算部と、
前記ばらつき計算部によって計算された前記色成分画像の色相画像についての評価指標と、前記平滑化色成分画像の色相画像についての評価指標との差分に応じて、前記入力画像の領域毎に前記色成分画像と前記平滑化色成分画像との一方を選択して結合することにより、補正後色成分画像を生成する結合部と、
前記結合部によって生成された前記補正後色成分画像と、前記輝度成分画像とを合成して、合成画像データを生成する合成部と
を備える画像処理装置。 - 前記結合部は、前記差分が閾値以下の場合には、前記色成分画像を選択し、前記差分が閾値より大きい場合には、前記平滑化色成分画像を選択して、前記補正後色成分画像を生成する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理装置は、さらに、
前記入力画像からエッジを検出して、前記エッジ及び前記エッジの近傍の画素を抽出するエッジ抽出部
を備え、
前記分離部は、前記入力画像における前記エッジ抽出部によって抽出された画素についてのみ、輝度成分の輝度成分画像と色成分の色成分画像とに分離し、
前記画像処理装置は、さらに、
前記入力画像における前記エッジ抽出部によって抽出された画素を、前記合成画像データの画素に置き換えることにより、補正後画像データを生成するエッジ結合部
を備える請求項1又は2に記載の画像処理装置。
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