JP7140491B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
実施の形態に係る画像処理装置は、処理対象画像のノイズを軽減するための装置である。ここで処理対象画像は、R(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)の3色の色成分を持つカラー画像でもよいし、放射線画像のようなグレースケールの画像でもよい。また、画像は写真等の静止画像でもよいし、動画像であってもよい。処理対象画像が動画像である場合、動画像を構成する各フレームの画像がそれぞれ処理対象画像となる。以下、本明細書では、処理対象画像がカラーの静止画像であることを前提として説明する。
(2)画像処理装置は、処理対象画像Iを3次元の色空間の各軸に対応する3つの画像平面に分解する。図1においては、符号P1、P2、及びP3で示す矩形が、それぞれ第1画像平面P1、第2画像平面P2、及び第3画像平面P3である。なお、図1は、色空間がRGB色空間であり、第1画像平面P1、第2画像平面P2、及び第3画像平面P3がそれぞれR平面、G平面、及びB平面である。しかしながら、画像処理装置は、処理対象画像Iとして他の色空間(例えば、YUV、YCbCr等の色差信号を用いる空間)の画像を用いてもよい。
(4)画像処理装置は、画像平面を構成する画素の中から注目画素Gを選択するとともに、注目画素Gを含む領域Aを設定する。なお、画像処理装置は、画像平面を走査しながら複数の異なる注目画素Gを選択するとともに、各注目画素Gを含む領域Aをそれぞれ設定する。設定された領域Aは、画像処理装置がノイズ軽減処理を実行するための単位領域となる。
(6)画像処理装置は、注目画素Gの画素値Grをモデル化された曲面における注目画素Gに対応する位置の値Gmに置換する。
図2は、実施の形態に係る画像処理装置1の機能構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る画像処理装置1は、記憶部10と制御部11とを備える。
図3(a)-(b)は、領域設定部113が設定する領域Aの一例を示す模式図である。具体的には図3(a)は領域A及び領域Aに設定する座標系を示す模式図であり、図3(b)は領域Aの各画素の座標を示す模式図である。
S(x,y)=m1x2+m2x+m3y2+m4y+m5 (1)
ここで、mj(j=1,・・・、5)はモデル化パラメータである。
s1=m1x1 2+m2x1+m3y1 2+m4y1+m5
s2=m1x2 2+m2x2+m3y2 2+m4y2+m5
・・・ (2)
s25=m1x25 2+m2x25+m3y25 2+m4y25+m5
s=Xm (4)
d=Xm (5)
e=d-Xm (6)
mopt=(XTX)-1XTd (7)
ここで、Tは行列の転置を表し、-1は逆行列を表す。
Gm=S(0,0)=m1×02+m2×0+m3×02+m4×0+m5=m5 (9)
結局、モデル化された曲面における注目画素Gに対応する位置の値Gmは、モデル化パラメータの一つであるm5となる。
図6は、実施の形態に係る画像処理装置1が実行するノイズ軽減処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば画像処理装置1が起動したときに開始する。
以上説明したように、実施の形態に係る画像処理装置1によれば、計算量に対するノイズ軽減効果の高いノイズ抑制技術を提供することができる。
上記では、モデル化部114が領域Aを構成する画素の画素値の分布を2次曲面でモデル化する場合について説明したが、モデル化部114がモデル化する曲面の次数は2次に限られず、3次以上であってもよい。モデル化部114がモデル化する曲面の次数が高いほど、処理対象画像Iを構成する画素の画素値の大きな変化をモデル化することができる。したがって、処理対象画像Iの画像が高周波成分を多く含むことが先見情報として得られている場合には、モデル化部114は、3次以上の次数の曲面で領域Aを構成する画素の画素値の分布をモデル化してもよい。
S(x,y)=m1x4+m2x3+m3x2+m4x+m5y4+m6y3+m7y2+m8y+m9 (11)
また、式(3)に対応する式は、式(12)のようになる。
上記では、処理対象画像Iを2次曲面でモデル化することによってノイズを軽減する場合について説明した。これに加えて、一度ノイズ軽減処理を施すことによって得られた画像を2次曲面でモデル化することによってノイズ軽減処理を重複させてもよい。これにより、より効果的にノイズ軽減を実行することができる。
10・・・記憶部
11・・・制御部
110・・・画像取得部
111・・・画像分解部
112・・・注目画素選択部
113・・・領域設定部
114・・・モデル化部
115・・・画素値変更部
Claims (6)
- ノイズ軽減の処理対象画像を構成する画素から選択された注目画素を含む領域を設定する領域設定部と、
前記領域を構成する画素の画素値の分布を曲面でモデル化するモデル化部と、
前記注目画素の画素値を前記モデル化された曲面における前記注目画素に対応する位置の値に置換する画素値変更部と、
を備え、
前記領域設定部は、前記処理対象画像におけるブロックノイズの大きさが大きいほど、前記領域を構成する画素の数を多くする、
画像処理装置。 - 前記モデル化部は、前記処理対象画像が高周波成分を多く含むことを示す先見情報が得られていない場合には前記画素を含む領域を2次曲面でモデル化し、前記先見情報が得られている場合には、前記画素を含む領域を3次曲面又は4次曲面でモデル化する、
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記処理対象画像を構成する画素の画素値は、3次元の色空間の各軸に対応する3つの値を持っており、
前記モデル化部は、前記設定された領域を構成する画素における前記3次元の色空間の各軸に対応する3つの値それぞれについて、当該値の分布を曲面でモデル化し、
前記画素値変更部は、前記3つの値それぞれについてモデル化された曲面における前記注目画素に対応する位置の値で、前記3つの値それぞれを置換する、
請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 前記処理対象画像を走査しながら複数の異なる前記注目画素を選択する注目画素選択部をさらに備え、
前記領域設定部は、前記注目画素選択部が選択した複数の注目画素それぞれについて、各注目画素を含む領域を選択する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - プロセッサが、
ノイズ軽減の処理対象画像を構成する画素から注目画素を含む領域を選択するステップと、
前記領域を構成する画素の画素値の分布を曲面でモデル化するステップと、
前記注目画素の画素値を前記モデル化された曲面における前記注目画素に対応する位置の値に置換するステップと、
を実行し、
前記選択するステップにおいて、前記処理対象画像におけるブロックノイズの大きさが大きいほど、前記領域を構成する画素の数を多くする、
画像処理方法。 - コンピュータに、
ノイズ軽減の処理対象画像を構成する画素から注目画素を含む領域を選択する機能と、
前記領域を構成する画素の画素値の分布を曲面でモデル化する機能と、
前記注目画素の画素値を前記モデル化された曲面における前記注目画素に対応する位置の値に置換する機能と、
を実現させ、
前記選択する機能は、前記処理対象画像におけるブロックノイズの大きさが大きいほど、前記領域を構成する画素の数を多くする、
プログラム。
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