JP3933501B2 - ノイズ低減装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は，画像信号のノイズを低減する装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＣＣＤが高画素となると、１画素当りの面積が少なくなる。１画素から得られる信号量が少なくなるのでノイズの影響が大きくなる。ノイズを低減するために，画像信号にフィルタリングすることがある。しかしながら，画像信号に一律にフィルタリングをすると，画質が低下してしまうことが多い。また，画像は見かけ上の画質を上げるために輪郭強調を行うことが多い。しかしながら，輪郭強調処理によりノイズも強調されてしまう。
【０００３】
【発明の背景】
この発明は，画像のノイズを目立たなくすることを目的とする。
【０００４】
この発明によるノイズ低減装置は，ノイズ低減の対象となる画像を表すノイズ低減対象画像信号（画像信号には，アナログ信号のみならずディジタル画像データも含まれる）を入力し，ノイズ成分を低減して，第１の画像信号を出力する第１のノイズ低減手段，上記第１のノイズ低減手段から出力された第１の画像信号から輪郭信号を抽出する輪郭抽出手段，および上記輪郭抽出手段によって抽出された輪郭信号と上記ノイズ低減対象画像信号とを加算して出力する加算手段を備えていることを特徴とする。
【０００５】
この発明によるノイズ低減装置に適した制御方法を提供するようにしてもよい。そのような方法は，ノイズ低減手段に，ノイズ低減の対象となる画像を表すノイズ低減対象画像信号を入力し，ノイズ成分が低減された第１の画像信号を得，上記第１のノイズ低減手段から出力された第１の画像信号をから輪郭信号を抽出し，抽出された輪郭信号と上記ノイズ低減対象画像信号とを加算するものである。
【０００６】
この発明によると，ノイズ低減の対象となる画像を表すノイズ低減対象画像信号のノイズ成分が低減させられ，第１の画像信号が得られる。得られた第１の画像信号から画像の輪郭を表す輪郭信号が抽出される。抽出された輪郭信号とノイズ低減対象画像信号とが加算される。
【０００７】
輪郭信号はノイズ低減済の第１の画像信号から抽出されるので，ノイズ成分が低減させられているものとなる。したがって，輪郭信号をノイズ低減対象画像信号に加算して輪郭強調処理を行っても輪郭強調によりノイズが強調されてしまうことを未然に防止できる。輪郭強調により見かけ上の画質を向上しつつ，ノイズを低減できる。
【０００８】
上記ノイズ低減対象画像信号を入力し，ノイズ成分を低減して第２の画像信号を出力する第２のノイズ低減手段（第１のノイズ低減手段と第２のノイズ低減手段とは同じものでもよい）をさらに備えるようにしてもよい。この場合，上記加算手段は，上記輪郭抽出手段によって抽出された輪郭信号と上記第２の画像信号とを加算して出力するものとなろう。
【０００９】
ノイズ低減対象画像信号自体のノイズ成分が低減させられるので，画像のノイズが目立たなくなる。しかも，ノイズが低減した第２の画像信号に輪郭信号が加算されることにより輪郭強調処理が行われているので，輪郭強調により見かけ上の画質が向上し，上記加算手段から出力される信号によって表される画像の画質が低下してしまうことを未然に防止できる。
【００１０】
上記第１のノイズ低減手段または上記第２のノイズ低減手段は，ノイズ成分の低減の程度が調整可能なものとしてもよい。
【００１１】
上述したものにおいて，ノイズ低減対象画像信号から輪郭信号を抽出し，抽出した輪郭信号のノイズ成分の低減処理を行うようにすることもできる。ノイズ成分が低減した輪郭信号とノイズ低減対象画像信号とが加算される。
【００１２】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図，図２（Ａ）から（Ｄ）は，図１に示す回路に流れるデータの一例である。
【００１３】
ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，ＣＰＵ11によって統括される。
【００１４】
ディジタル・スチル・カメラは，撮像により得られた画像データのレベルを設定に応じて調整することができる（ゲイン制御）。レベルを設定するために設定スイッチ12がディジタル・スチル・カメラに含まれている。設定スイッチ12から出力される設定信号は，ＣＰＵ11に入力する。ＣＰＵ11から信号処理回路４にゲイン制御信号が与えられ，信号処理回路４において画像データのレベルが調整される。
【００１５】
また，ＣＰＵ11には，メモリ13が接続されている。このメモリ13には後述するように，ノイズ低減処理に用いられるしきい値がゲイン制御値に応じて記憶されている。
【００１６】
撮像レンズ１により被写体像がＣＣＤ２の受光面上に結像する。ＣＣＤ２からは，被写体像を表す映像信号が出力される。映像信号は，アナログ／ディジタル変換回路３においてディジタル画像データに変換され，信号処理回路４に入力する。
【００１７】
信号処理回路４において，上述したように画像データのレベル調整が行われるほか，ガンマ補正，色バランス調整などの信号処理が行われる。信号処理回路４から出力された画像データ（ノイズ低減対象画像データという。図２（Ａ）参照。ノイズ成分がＮで示されている。）は，ＣＰＵ11，第１のノイズ検出回路５，第１のノイズ低減回路６，第２のノイズ検出回路８および第２のノイズ低減回路９に入力する。
【００１８】
この実施例におけるノイズ低減処理は，次のようにして行われる。
【００１９】
図３を参照して，垂直方向に連続した３つの画素Ｄ１，Ｄ２およびＤ３を考える。ノイズ低減の対象となる画素は，これらの３つの画素Ｄ１，Ｄ２およびＤ３のうち中央の画素Ｄ２（ハッチングで示す）である。式１にしたがって，３つの画素Ｄ１，Ｄ２およびＤ３の平均レベルがavgが算出される。式１において画素Ｄ１，Ｄ２およびＤ３のレベルもそれぞれＤ１，Ｄ２およびＤ３によって表わされている。
【００２０】
avg＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３・・・式１
【００２１】
式２にしたがって，ノイズ低減の対象画素Ｄ２が平均レベルavgからの隔たりを表す値valが計算される。
【００２２】
val＝Ｄ２−avg・・・式２
【００２３】
式２から得られる値avgがしきい値より大きければ，その画素Ｄ２のレベルが上下の画素Ｄ１およびＤ３よりも極端に大きいのでエッジと考えられ、対象画素Ｄ２はノイズとは判断されず，ノイズ低減の対象画素Ｄ２は入力した画素Ｄ２そのものを表すデータが出力される（Ｄ２out＝Ｄ２）。式２から得られる値avgがしきい値より小さければ，ノイズと判断される。ノイズ低減の対象画素Ｄ２の画像データとして平均レベルを表すデータが出力され（Ｄ２out＝avg），ノイズが低減される。
【００２４】
第１のノイズ検出回路５において，上述した式１および式２の算出が行われる。算出された結果，値avgがしきい値（このしきい値は，ユーザによって設定されたゲインに応じた値であり，対応するしきい値がメモリ13から読み取られ，第１のノイズ検出回路５に与えられることとなる）より小さければ，ノイズであることを示す信号が第１のノイズ検出回路５から第１のノイズ低減回路６に与えられる。この結果，第１のノイズ低減回路６において，式１にしたがって平均レベルの算出処理が行われる。第１のノイズ低減回路６からは，対象画素Ｄ２のデータとして，平均レベルavgを示すデータが出力される。値avgがしきい値より大きければ，ノイズではないことを示す信号が第１のノイズ検出回路５から第１のノイズ低減回路６に与えられる。この結果，第１のノイズ低減回路６からは，対象画素Ｄ２のデータとして，対象画素Ｄ２そのものを示すデータが出力される。第１のノイズ低減回路６から出力された画像データを第１の画像データということにする。
【００２５】
上述したのと同様に，第２のノイズ検出回路８においてノイズ検出処理が行われ，第２のノイズ低減回路９において，ノイズ低減処理が行われる。第２のノイズ低減回路９から出力された画像データを第２の画像データということにする。
【００２６】
第１の画像データおよび第２の画像データは，図２（Ｂ）に示すようにノイズが低減されたものとなる。
【００２７】
第１のノイズ低減回路６から出力された第１の画像データは，輪郭抽出回路７に与えられる。図２（Ｃ）に示すように，輪郭抽出回路７において，画像の輪郭を表す輪郭データが抽出される。抽出された輪郭データは，加算回路10に与えられる。
【００２８】
加算回路10には，第２のノイズ低減回路９から出力された第２の画像データも与えられる。加算回路10において，第２の画像データと輪郭データとが加算され，ノイズが低減され，かつ輪郭強調が行われた出力画像データが得られる（図２（Ｄ）。
【００２９】
このようにして得られた出力画像データが表示装置に与えられることにより，ノイズが低減され，かつ輪郭強調により見かけ上の画質が向上した画像が表示される。また，メモリ・カードなどの記録媒体に与えられることにより，出力画像データが記録される。
【００３０】
上述したしきい値は，第１のノイズ検出回路５と第２のノイズ検出回路９とで変えるようにしてもよいし，同じものでもよい。また，加算回路10において輪郭データと加算されるデータは，上述のようにノイズを低減された第２の画像データでなく，ノイズ低減処理が行われていないノイズ低減対象画像データでもよい。
【００３１】
たとえば，ノイズが多いと考えられるときには第１のノイズ低減回路６および第２のノイズ低減回路９の両方においてノイズ低減処理が行われるようにそれぞれのしきい値が設定される。ノイズが中位と考えられるときには第１のノイズ低減回路６においてノイズ低減処理が行われ，第２のノイズ低減回路９においてはノイズ低減処理が行われないようにそれぞれのしきい値が設定される。ノイズが少ないと考えられるときに，第１のノイズ低減回路６および第２のノイズ低減回路９の両方にノイズ低減処理がされないようにそれぞれのしきい値が設定される。第１のノイズ検出回路５において用いられるしきい値を第２のノイズ検出回路８において用いられるしきい値よりも大きくし，第１のノイズ検出回路５においてノイズと検出される確率を第２のノイズ検出回路においてノイズと検出される確率よりも大きくしてもよい。これにより，上述したようにノイズの量に応じた第１のノイズ低減回路６におけるノイズ低減処理および第２のノイズ低減回路９におけるノイズ低減処理を切り換えることができるようになる。
【００３２】
さらに，上述した回路においては，ノイズ検出回路とノイズ低減回路とが別々の回路であるが，両方の動作を１つの回路で行うようにしてもよい。上述した式１および式２の算出ならびにしきい値との判定のすべてが１つの回路で行われることとなるであろう。
【００３３】
図４は，上述したしきい値を補正してノイズ低減処理を行うときの処理手順を示すフローチャートである。
【００３４】
上述したように，ユーザによって設定されたゲインが読み取られる（ステップ21）。すると，ゲインに応じたしきい値がメモリ13から読み取られる（ステップ22）。つづいて，低減対象画素のレベルが検出される（ステップ23）。
【００３５】
ノイズ低減対象画像データは，上述したように信号処理回路４においてガンマ補正が行われている。このガンマ補正により，レベルの高い画像データに比べてレベルの低い画像データはよりノイズ量が増える。したがって，レベルの高い画像データとレベルの低い画像データとを同じしきい値でノイズ判定されると，レベルが高いほどノイズであると判定されてしまう確率が高くなってしまう。このために，レベルが高いほどしきい値が小さくなるように，レベルが低いほどしきい値が大きくなるようにしきい値の補正が行われる（ステップ24）。ガンマ補正によるノイズ判定の誤動作を未然に防止できるようになる。
【００３６】
このようにして補正されたしきい値を用いて上述したノイズ低減処理が行われる（ステップ25）。１駒分の画像を表す画像データについてノイズ低減処理が終了するまで，ステップ23から25の処理が繰り返される（ステップ26）。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）から（Ｄ）は，ディジタル・スチル・カメラの回路を流れるデータの波形の一例である。
【図３】ノイズ対象画素とのその上下の画素との関係を示している。
【図４】ノイズ低減処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５，８ ノイズ検出回路
６，９ ノイズ低減回路
７ 輪郭抽出回路
10 加算回路
11 ＣＰＵ
13 メモリ

Claims (3)

1. ノイズ低減の対象となる画像を表すノイズ低減対象画像信号を入力し，第１のしきい値にもとづいて，入力したノイズ低減対象画像信号にノイズが含まれているかどうかを検出し，ノイズが検出されたことに応じて，入力したノイズ低減対象画像信号のノイズ成分を低減して，第１の画像信号を出力する第１のノイズ低減手段，
   上記第１のノイズ低減手段から出力された第１の画像信号から輪郭信号を抽出する輪郭抽出手段，
   上記ノイズ低減対象画像信号を入力し，ノイズが検出される確率が上記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値にもとづいて，入力したノイズ低減対象画像信号にノイズが含まれているかどうかを検出し，ノイズが検出されたことに応じて，入力したノイズ低減対象画像信号のノイズ成分を低減して第２の画像信号を出力する第２のノイズ低減手段，および
   上記輪郭抽出手段によって抽出された輪郭信号と上記第２のノイズ低減手段から出力された上記第２の画像信号とを加算して出力する加算手段，
   を備えたノイズ低減装置。
2. 上記第１のノイズ低減手段がノイズ成分の低減の程度が調整可能なものである，請求項１に記載のノイズ低減装置。
3. 第１のノイズ低減手段が，ノイズ低減の対象となる画像を表すノイズ低減対象画像信号を入力し，第１のしきい値にもとづいて，入力したノイズ低減対象画像信号にノイズが含まれているかどうかを検出し，ノイズが検出されたことに応じて，入力したノイズ低減対象画像信号のノイズ成分を低減して，第１の画像信号を出力し，
   輪郭抽出手段が，上記第１のノイズ低減手段から出力された第１の画像信号から輪郭信号を抽出し，
   第２のノイズ低減手段が，上記ノイズ低減対象画像信号を入力し，ノイズが検出される確率が上記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値にもとづいて，入力したノイズ低減対象画像信号にノイズが含まれているかどうかを検出し，ノイズが検出されたことに応じて，入力したノイズ低減対象画像信号のノイズ成分を低減して第２の画像信号を出力し，
   加算手段が，上記輪郭抽出手段によって抽出された輪郭信号と上記第２のノイズ低減手段から出力された上記第２の画像信号とを加算して出力する，
   ノイズ低減装置の制御方法。

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