JPH01502937A - スポット欠陥の除去のための画像処理方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 スポットハ　の、のｔ・めの　゛　び　のｔ・めの　１この発明は原始画像を走 査し且つ標本化することによって発生された処理画像信号から再現された画像か らスポット欠陥を除去するための画像処理方法及び装置に関係している。

そのような方法は、原始画像を画像素子又は「画素」へ分割すること、これらの 画素の内容を表す画像値の配列を発生すること、これらの画素画像値を処理して これにおける望まれない構成部分を除去し又は軽減すること、及び所望の処理画 像に対応する画像画素値の配列を構成することの形式をとっている。

画像、特に電子的に走査され且つ表示されたものは、次のものを含む幾つかの形 式の雑音によって劣化されることがある。

すなわち、 （１）　すべての画素に影響する広帯域雑音、例えば写真粒子、例えば米国特許 第４４４２４５４号又は同時出願係属中の出願第号において、広帯域雑音の抑制 のためにフィルタリング及び変換方法を用いた種々の画像処理技術が提案されて いる。

（２）単−又は少数群の画素に対応する画像値の確率的に分布した変更からなる 雑音、このような効果は、確率的臼及び／又は黒スポットからなることがあるの で、「塩とこしょう」と呼ばれている。これらは、 （ａ）　ｆｆ始両画像形成において （ｂ）　画像標本化中、又は （ｃ）　ｉｉ像データ処理において、 を含む種々の段階において生じることがある。

孤立したスポット欠陥を検出し且つ除去する方法は、ローゼンフェルト及びカフ 著、アカデミツク・プレス社、１９７６年発行「ディジタル画像処理ｊ（Ｒｏｓ ｅｎｆｅｌｄ、Ａ、ａｎｄ　Ｋａｃ、Ａ、Ｃ，。

＝Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＩＩ、Ａｃａｄｅ＋ ｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ、１９７６）並びにプラット著、ワイリー社、１９７８年発 行「ディジタル画像処理」Ｐｒａｔｔ、Ｗ、に、、”Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｍａｇ ｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”、Ｗｉｌｌｙ、１９７８）に記載されている。これ らの手順は中心画素値とこれの近隣画素の平均値又は極端値との間の差を計算す る。この差が絶対的しきい値を越えた場合には中心画素が局部平均値によって置 き換えられる。

このような技法は不可避的に画像の全体的鮮鋭さくシャープネス）の喪失を生じ ることになるが、これは、特に画像の性質及びスポット欠陥が低いしきい値の使 用を必要とする場合には多量の高周波数情報が失われるからである。

この発明は、スポット欠陥が最大値未満の又は最小値超過の画像値を持っている 場合においてさえも画像に対する全体的鮮鋭さに不当に影響を与えることなく望 まれないスポット欠陥を除去する方法を提供する。

この発明に従って、画像を走査し且つ標本化して画像画素値の配列を発生するこ と、並びに処理画像のための画素画像値の対応する配列を、次の諸段階、すなわ ち、（ａ）　中心画素を取り囲むブロックにおける所定の部分集合の画素の各画 素の画像値を吟味し、これにより前記のブロックの前記の所定部分気合における 最高及び最低の値に対応する画素値（それぞれＡｈｉｇｈ及びＡｆｏｗ）を決定 する段階、（ｂ）　前記のブロックの中心画素に対応する画素値（Ａｃｅｎｔｒ ｅ）を決定する段階、 又は比 を計算する段階、 （ｄ）　この比が正であり且つそれの値が所定のしきい値より上である場合には ブロックにおける画像値について計算された平均値を前記の中心画素に対応する 処理画像配列の素子に書き込み、又はそうでない場合には現存する値（Ａ　ｃｅ ｎｔｒｅ）を前記の素子に書き込む段階、及び ＜ｅ＞　ことごとくの画素が中心画素として処理されてしまうまで段ｆｉｌ（ａ ）ないしくｄ）を繰り返す段階、を実施することによって構成すること、からな るスポット欠陥の除去のための画像処理方法が準備されている。

段階（ｃ）における値Ｒ１を使用することによって低画像値スポット欠陥が補正 される。又はＲ２を使用することによって高画像値スポットが補正される４Ｒ１ 及びＲ２のどちらかが正であってしきい値より上である場合にＲ３及びＲ２が段 ｆｉｌ（ｅ）において計算され且つ補正値が処理画像配列に書き込まれたならば 両方の形式の欠陥が補正されることになる。もちろん、それらの一つだけが各ブ ロック場所に関して正であることもある。

段階（ａ）の所定の部分集合の画素がブロックの周辺にあるすべての画素からな っていることが好まれる。（３Ｘ３）画素ブロックにおいては無論８個の周辺画 素と１個の中心画素があるが、しかし、（５Ｘ５）画素ブロックのような大きい ブロックにおいては、１６の周辺画素、一つの中心画素及び八つの中間画素があ る。時にはこれらの中間画素を考慮することが望ましいかもしれない。

段階（ｄ）に関係した平均値は、中心画素を除外したブロックにおけるすべての 画素画像値のメジアン（中央値）又は相加平均を計算することによって得ること ができる。又は、すべてより少ない可能な画素画像値を使用することもできるで あろう０例えば、周辺のものだけ、又はこれらの値の重み付き方式を使用するこ とができるであろう。

この発明の方法を実施する最も簡単な方法は、各中心画素の値の、直接（３Ｘ３ ）近傍における八つの画素の値との比較による方法であって、そのうちの最小の 値Ａ（１）及び最大の値Ａ（８）が注目される。この場合には、近傍範囲Ａｈｉ ｇｈ−Ａ１ｏｗはこれら二つの値の差、 Ｒａｎｇｅ＝Ａ（８）−Ａ（１） によって決定される。同様に、中心−近傍差は、この場合には、Ａ（１）　Ａｃ ｅｎｔｒｅ　（Ｒ，の計算に関して）又は Ａｅｅｎｔｒｅ−Ａ（８）　（Ｒｚの計算に関して）である。

この差が零又は負の値を持っている場合には、中心画素は欠陥でないと仮定され 、その値は変更されず、過程は次の画素に対して繰り返される。

他の方法としては比Ｒ１又はＲ２が計算される。この比の値が所定値より上であ る場合には、処理画像配列における対応する画素の値はブロックの画像値につい て計算された平均値に設定される。その最も簡単な場合にはこの値はメジアンで あり、又は望ましくは、ブロックにおける八つの周辺画像値の相加平均である。

その比がしきい値のレベルより下である場合には画素値は不変のままであり、画 像細部又は広帯域雑音を表すものと仮定される。

所定のしきい値は画像及び欠陥特性に依存しており、最大数のスポット欠陥を除 去すると同時に画像情報に最小限の効果しか及ぼさないように最適化される。実 験の結果では、しきい値は画像を知覚できるほどに劣化させるよりはむしろ非常 に小さい値に設定すればよい、典型的な写真画像に対する適当な比のしきい値は 、一画素ブロックが（５Ｘ５）であり且つ所定の部分集合が周辺画素からなって いるときには、約０．２５である。しかしながら、採用される実際の値が原始画 像の鮮鋭さに依存することは理解されるはずである。

（３Ｘ　３）近傍を使用したアルゴリズムは単独の画素以外の任意のスポット欠 陥を検出することは不可能である。実験の結果では、ある種のスポット欠陥は単 独の画素よりも大きく、従って検出されず、そのために結果として生じた画像に 残る。

（５Ｘ５）ブロックの１６の周辺画素を比較部分集合として使用することによっ て改善が達成されるが、それは周辺内のより大きいスポット欠陥の検出を可能に する。しかしながら、他のスポット欠陥が（５Ｘ　５）周辺自体に重なり合うよ うな機会があり、これが中心スポットを検出する機会を減少させる。この問題は それぞれの補正された中心画素画像値を再び元の配列へ書き込み、処理画像値を 記録するために別個の配列を使用しないことによって軽減することができる。以 後の諸段階はより以前の諸段階での処理によって既に決定された補正値を使用す ることになる。このことの効果は画像情報に目に見えるほどの損傷を伴わないで スポット欠陥除去の効率を相当に増大することである。

性能もＸ：つの更なる方法で改善することができる。第１のものは、Ｒ７又はＲ ２をそれぞれ計算するときに各ブロックの所定の部分気合の最小又は最大の画素 画像値のうちの最も極端の又は二つの最極端の画像値を無視することである０例 えば、部分集合が（５Ｘ５）ブロックの１６の周辺画素を表しており且つ方法が 単に低画像値スポット欠陥を減小させるために実施されている場合には、比Ｒ１ は になる。但し、前のように、Ａ　（１）ないしＡ　（１６）は画像値に従って並 べられていて、Ａ　（１６）が最高のものである。方法が単に高画像値スポット 欠陥を減小させるために実施されて塾）る場合には、比Ｒ２は になる。

これは残っている欠陥による且つ又近傍に存在するかもしれない任意の画像細部 情報によるスポット除去への干渉を軽減する。（５Ｘ５）ブロックの場合には最 極端画素値だけの演算からの排除は多くの欠陥を未検出のままにするが、三つの 最極端画素値を排除すれば画像の鮮鋭さが可視的に小程度に減小する。

第２に、画像の高周波数内容だけにアルゴリズムを操作することによって、スポ ット除去への画像細部の干渉°を、除去することはできないけれども、更に低減 することができる。高域フィルタリングの効果は単独画素及び小区域欠陥の振幅 をほとんど不変のままにすると共に近傍内の低周波数変動の振幅を相当に減小さ せることである。高域画像においてスポットが検出された場合には画素値が零に 設定される。これは全帯域幅画像における値を近傍におけるすべての画素の画像 値の重み付き平均値で置き換えることに対応している。

スポット欠陥除去アルゴリズムを広帯域雑音抑制の前又は後に画像データに適用 することが可能である。しかしながら、米国特許第４４４２４５４号に記載され た雑音抑制アルゴリズムに起因する近傍の区域における雑音変動の低減は、雑音 抑制が最初に行れな場合に現在の欠陥除去アルゴリズムが最も効果的に働くこと を可能にする。

この発明は又、規則的な配列の各場所における画像の明るさを標本化して順序正 しい一連の画素画像値を、この発明に従ってこの画像値を処理するための手段に 入力として供給し、且つ処理画像の標本化明るさ値に対応する一連の変更画素画 像値を発生するための手段を備えた装置を提供する。

国際調査磐失 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔ）：Ｅ　工ｈ’Ｔ三Ｒ，ＮＡτｌ０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＥ？０Ｆ−Ｔ　ＯＮＩ　Ｎ：Ｅ　三に？、：！０ＮＡＬ　入＝Ｌｘｃ入τ工Ｏ Ｎ　Ｎｏ、　ＰＣ丁／ＧＲ８７１００４０４（ＳＡ　１７４７３）ＵＳ−Ａ−４ ５４１１１６１０１０９／８５　Ｎｏｎｅ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．画像を走査し且つ標本化して画像画素値の配列を発生すること、並びに処理 画像のための画素画像値の対応する配列を、次の諸段階、すなわち、 （ａ）中心画素を取り囲むブロックにおける所定の部分集合の画素の各画素の画 像値を吟味し、これにより前記のブロックの前記の所定部分集合における最高及 び最低の値に対応する画素値（それぞれＡｈｉｇｈ及びＡｌｏｗ）を決定する段 階、（ｂ）前記のブロックの中心画素に対応する画素値（Ａｃｅｎｔｒｅ）を決 定する段階、 （ｃ）比 Ｒ１＝（Ａｌｏｗ−Ａｃｅｎｔｒｅ）／（Ａｈｉｇｈ−Ａｌｏｗ）ヌは比 Ｒ２＝（Ａｃｅｎｔｒｅ−Ａｈｉｇｈ）／（Ａｈｉｇｈ−Ａｌｏｗ）を計算する 段階、 （ｄ）この比が正であり且つそれの値が所定のしきい値より上である場合にはブ ロックにおける画像値について計算された平均値を前記の中心画素に対応する処 理画像配列の素子に書き込み、又はそうでない場合には現存する値（Ａｃｅｎｔ ｒｅ）を前記の素子に書き込む段階、及び （ｅ）ことごとくの画素が中心画素として処理されてしまうまで段階（ａ）ない し（ｄ）を繰り返す段階、を実施することによって構成すること、からなるスポ ット欠陥の除去のための画像処理方法。
2. ２．段階（ｃ）においてＲ１及びＲ２が計算され、且つＲ１及びＲ２のどちらか が正であってしきい値より上である場合に補正値が処理画像配列に書き込まれる 、請求項１に記載の方法。
3. ３．ブロックの大きさが（３×３）又は（５×５）画素である、請求項１又は２ に記載の方法。
4. ４．段階（ａ）の所定部分集合の画素がブロックの周辺画素からなっている、請 求項１ないし３のいずれか一つに記載の方法。
5. ５．段階（ｄ）の平均値が所定部分集合の画素画像値の相加平均である、請求項 １ないし４のいずれか一つに記載の方法。
6. ６．別個の処理画像配列が存在せず、補正画像値が原始画像配列に再び書き込ま れ、以後の処理が任意の既に補正された画像値を利用している、請求項１ないし ５のいずれか一つに記載の方法。
7. ７．Ｒ１及びＲ２をそれぞれ計算するときにブロックにおける各所定部分集合の 画素の最極端又は二つの最極端の最小又は最大の画像値が無視される、請求項１ ないし５のいずれか一つに記載の方法。
8. ８．処理が原始信号の高域部分について行われ、この信号が前記の処理後相補的 低域部分と再び組み合わされる、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の方法 。
9. ９．規則的な配列の各場所における画像の明るさを標本化して順序正しい一連の 画素信号値を、請求項１ないし６のいずれか一つに記載の方法に従って前記の信 号値を処理するための手段に入力として供給し、且つ処理画像の標本化明るさ値 に対応する一連の変更画像信号値を発生するための手段を備えた装置。