JPH08317255A - 画質改善方法および画質改善装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズの部分だけを除去して、画質を改善で
きるようにすることを目的とする。 【構成】 画質改善手段１０５が、入力画像記憶手段１
０１に記憶されている入力画像と、平均値画像記憶手段
１０３に記憶されている平均値画像と、分散画像記憶手
段１０４に記憶されている分散画像とを参照し、入力画
像のノイズをぼかしエッジを強調した画質改善画像を生
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、テレビカメラやスキ
ャナによって入力された画像のノイズの低減とエッジの
強調を同時に行なうことにより、画質を改善した画像を
生成する画質改善方法および画質改善装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より行なわれている画像の画質改善
手法は、以下に示すように２とおりに大別できる。まず
１番目は、画像内のエッジ等の高周波成分を強調するこ
とにより、画像を鮮鋭化する方法である。また、２番目
は、画像の入力の際に生ずる粒状ノイズを軽減するため
に、画像を平滑化する方法である。そこで従来法とし
て、まず画像の鮮鋭化手法の一つのアンシャープマスキ
ングを改良した画像の鮮鋭度強調方法に関して説明する
（文献１：特開平3-278284号公報）。その次に、画像の
分散特徴から写真画像領域と文字画像領域とを判別して
文字領域を鮮鋭化し、写真領域を平滑化する画像処理装
置について説明する（文献２：特開平4-188948公報）。

【０００３】まず、文献１記載の画像の鮮鋭度強調方法
について説明する。この手法は、画像の鮮鋭化手法の一
つであるアンシャープマスキングを改良して得られたも
のであるため、はじめにアンシャープマスキングについ
て説明した後に改良手法を説明する。アンシャープマス
キングは、もとの画像ｆからｆのぼけた画像ｆ^-を引い
たものを定数倍し、ｆに加える処理である。これは以下
の数１で表される。

【０００４】

【数１】

【０００５】数１のｆ−ｆ^-は、画像からその低周波成
分を引いているので、画像の高周波成分を表している。
すなわちアンシャープマスキングは、画像の高周波成分
を定数倍して原画像に加えることにより鮮鋭化する方法
である。

【０００６】ここでアンシャープマスキングでは、エッ
ジによる高周波成分だけでなく、粒状ノイズによる高周
波成分も強調してしまうという問題がある。そこで、改
良手法では画像の粒状ノイズを無視するために、エッジ
部のみを検出するエッジ検出フィルタの出力ｅに基づい
て鮮鋭度を強調する。改良手法では、まず各画素におい
てその近傍領域にエッジ検出フィルタを作用させる。そ
して、その出力値の関数として、その画素における数１
の係数ｋを求める。すなわち、数１の係数ｋをｅを変数
とする関数であると考え、この処理は以下の数２で表さ
れる。

【０００７】

【数２】

【０００８】つまり係数ｋの値を、各画素の近傍のエッ
ジの状況に応じて、画素ごとに変化させることにより、
画像の平坦部分での粒状ノイズの強調による画質低下を
防ぐものである。

【０００９】次に、文献２記載の画像処理装置について
説明する。この手法は、入力された文字や写真などを含
む画像に対して、文字のような本来２値画像である領域
と写真のような中間調領域とを分離することにより、文
字画像領域と写真画像領域とに応じて所望の画像処理を
施せるようにすることを目的としている。

【００１０】まず、各画素の近傍での輝度情報に基づい
て分散やそれを平滑化して得られる平均分散といった特
徴の抽出を行なう。文字画像のような本来２値である画
像では、鋭いエッジが存在するために分散や平均分散の
値が大きな値に偏っている。このため、写真画像のよう
な中間調画像では文字画像と比較するとエッジの強度が
弱く、分散や平均分散の値は滑らかに分布するという傾
向がある。

【００１１】そこで、分散あるいは平均分散の値に応じ
て閾値処理を行ない、文字画像領域と写真画像領域とを
判定する。このため、例えば、文字画像領域ではエッジ
強調処理を行なうことにより文字を鮮明に再現する一方
で、写真画像領域に関しては平滑化処理を行なうことに
より粒状ノイズを軽減することが可能になる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、粒状ノイズ
やエッジを含んでいる画像の画質を改善する場合、粒状
ノイズの除去とエッジの強調とを同時に行なえることが
望ましいと考えられている。しかしながら、従来の手法
では以下のような問題をかかえている。

【００１３】まず、粒状ノイズを含む高周波成分を全て
強調してしまうアンシャープマスキングの欠点を補うた
めに発明された文献１記載の画像の鮮鋭度強調方法で
は、エッジ検出の結果によりエッジ部では高周波成分を
強調し、粒状ノイズ部では高周波成分を強調しないよう
に工夫されている。しかし、この方法では粒状ノイズは
強調されないだけで、元のまま保存されるという問題が
ある。

【００１４】また、文献２記載の画像処理装置では、文
字画像領域のような本来２値である領域と写真画像領域
のような中間調領域とを判別するために、分散あるいは
平均分散の値を用いて入力画像を領域分割している。分
散あるいは平均分散の値には、粒状ノイズに影響されに
くくエッジに敏感であるという性質がある。このため、
この手法を画質改善に利用する場合には、粒状ノイズと
分離してエッジを検出することが可能であるという利点
がある。

【００１５】しかし、エッジと判定された領域とそれ以
外の領域とを明確に分離し、エッジ領域では鮮鋭化処理
を行ない、それ以外では平滑化処理を行なうことにな
る。したがって、弱いエッジがエッジと判定されなかっ
た場合に平滑化されてしまったり、領域境界に新たなエ
ッジができるという問題点を生じる。そこで、この場合
では、平坦な領域では平滑化処理を行ない、エッジの強
さに応じて徐々に鮮鋭化の度合を強めていくことが必要
である。

【００１６】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、ノイズの部分だけを除去
して、画質を改善できるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明の画質改善方法
は、まず、入力画像の各画素とその近傍の画素値との平
均と分散の値を求める。次に、その平均の値を対応する
画素の画素値とする平均値画像と、その分散の値を対応
する画素の画素値とする分散画像とを生成する。そし
て、その分散画像の画素値に応じて、入力画像の対応す
る画素値と平均値画像の対応する画素値との差を強調し
た値をその対応する画素値とする画質改善画像を生成す
ることを特徴とする。また、この発明の画質改善方法
は、まず、入力画像の各画素について近傍の画素値との
平均と分散の値を求める。そして、求めた分散の値に応
じて、入力画像の対応する画素値と平均の値との差を強
調することにより算出された値を対応する画素値とする
画質改善画像を生成することを特徴とする。また、この
発明の画質改善方法は、まず、入力画像の各画素の近傍
の画素値との平均と平均絶対偏差の値を求める。次に、
その平均の値を対応する画素の画素値とする平均値画像
と、平均絶対偏差の値を対応する画素の画素値とする平
均絶対偏差画像とを生成する。そして、平均絶対偏差画
像の画素値に応じて、入力画像の対応する画素値と平均
値画像の対応する画素値との差を強調した値をその対応
する画素値とする画質改善画像を生成することを特徴と
する。そして、この発明の画質改善方法は、まず、入力
画像の各画素について近傍の画素値との平均と平均絶対
偏差の値を求める。そして、その平均絶対偏差の値に応
じて、入力画像の対応する画素値と平均の値との差を強
調することにより算出された値を対応する画素値とする
画質改善画像を生成することを特徴とす。

【００１８】一方、この発明の画質改善装置は、まず、
入力画像を記憶する入力画像記憶手段，制御手段の制御
のもとで、入力画像から各画素の近傍の画素値との平均
と分散の値を求め、平均の値を対応する画素の画素値と
する平均値画像を生成し、分散値を対応する画素の画素
値とする分散画像を生成する分散画像生成手段，分散画
像生成手段が生成した平均値画像を記憶する平均値画像
記憶手段，分散画像生成手段が生成した分散画像を記憶
する分散画像記憶手段，を備える。そして、制御手段の
制御のもとで、分散画像記憶手段に記憶されている分散
画像の画素値に応じて、入力画像の対応する画素値と平
均値画像の対応する画素値との差を強調することにより
算出される値を対応する画素値とする画質改善画像を生
成する画質改善手段と、その画質改善画像を記憶する画
質改善画像記憶手段とを備えることを特徴とする。ま
た、この発明の画質改善装置は、まず、入力画像を記憶
する入力画像記憶手段，制御手段が出力するアドレスを
記憶するアドレスレジスタ，制御手段の制御のもとで、
入力画像のアドレスレジスタに記憶されているアドレス
に対応する画素の近傍の画素値との平均と分散の値を求
める分散算出手段，分散算出手段で算出された平均の値
を記憶する平均値レジスタ，分散算出手段で算出された
分散を記憶する分散レジスタ，を備える。そして、分散
の値に応じて入力画像のアドレスに対応する画素値と平
均の値との差を強調することにより算出される値を画質
改善画像記憶手段のアドレスに対応する画素値とする画
素値変換手段を備え、その画質改善画像記憶手段は 画
素値変換手段により出力される画質改善画像を記憶する
ことを特徴とする。

【００１９】また、この発明の画質改善装置は、まず、
入力画像を記憶する入力画像記憶手段，制御手段の制御
のもとで、入力画像から各画素の近傍の画素値との平均
と平均絶対偏差の値を求め、平均の値を対応する画素の
画素値とする平均値画像を生成し、平均絶対偏差の値を
対応する画素の画素値とする平均絶対偏差画像を生成す
る平均絶対偏差画像生成手段，平均絶対偏差画像生成手
段が生成した平均値画像を記憶する平均値画像記憶手
段，平均絶対偏差画像生成手段が生成した平均絶対偏差
画像を記憶する平均絶対偏差画像記憶手段，を備える。
そして、制御手段の制御のもとで、平均絶対偏差画像の
画素値に応じて、入力画像の対応する画素値と平均値画
像の対応する画素値との差を強調することにより算出さ
れる値をその対応する画素値とする画質改善画像を生成
する画質改善手と、その画質改善画像を記憶する画質改
善画像記憶手段とを備えることを特徴とする。そして、
この発明の画質改善装置は、まず、入力画像を記憶する
入力画像記憶手段，制御手段が出力するアドレスを記憶
するアドレスレジスタ，制御手段の制御のもとで、入力
画像のアドレスレジスタに記憶されているアドレスに対
応する画素の近傍の画素値との平均と平均絶対偏差の値
を求める平均絶対偏差算出手段，平均絶対偏差算出手段
で算出された平均の値を記憶する平均値レジスタ，平均
絶対偏差算出手段で算出された平均絶対偏差を記憶する
平均絶対偏差レジスタ，を備える。そして、平均絶対偏
差の値に応じて、入力画像のアドレスに対応する画素値
と平均の値との差を強調することにより算出される値を
画質改善画像記憶手段のアドレスに対応する画素値とす
る画素値変換手段を備え、その、画質改善画像記憶手段
は画素値変換手段により出力される画質改善画像を記憶
することを特徴とする。

【００２０】

【作用】変化の少ない領域にノイズが単独で存在する場
合、対象画素の分散の値または平均絶対偏差の値は小さ
くなる。分散の値または平均絶対偏差の値が大きいとき
は、周囲の画素値の変化が大きいことを示しており、ノ
イズの場合と区別される。

【００２１】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。以下では、入力画像および出力画像をそれぞれＩ
（ｉ，ｊ）、Ｏ（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）
で表すことにする。

【００２２】実施例１．まず、この発明の１実施例であ
る画質改善方法について説明する。実施例１の画質改善
方法は、はじめに、入力画像の各画素の近傍における画
素値の平均値と分散を算出し、それぞれを対応する画素
値とする平均値画像および分散画像を生成する。次に、
各画素について入力画像および平均値画像および分散画
像の対応する画素値を参照する。また、分散画像の画素
値に応じて入力画像のその画素値と平均値との差を強調
し、このことにより得られた値を画質改善画像の対応す
る画素値とする。そして、これらのことにより、入力画
像の画質を改善した画質改善画像を生成する。

【００２３】一例として、入力画像の各画素Ｉ（ｉ，
ｊ）に対して参照する近傍をＵ（ｉ，ｊ）とした場合に
ついて画質改善画像の画素値を算出する方法について述
べる。まず、画像全体を走査し、平均値画像Ａ（ｉ，
ｊ）（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）および分散画像Ｖ
（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）を生成する。各
画素の値は、ｉ、ｊ（１≦ｉ≦Ｘ−１、１≦ｊ≦Ｙ−
１）に対してそれぞれ数３および数４により算出する。

【００２４】

【数３】

【００２５】

【数４】

【００２６】次に、数３，４により得られた平均値画像
および分散画像を用いて、画質改善画像Ｏ（ｉ，ｊ）
（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）を、以下の数５に従って生
成する。

【００２７】

【数５】

【００２８】ただし、数５においてｆは関数を表す。こ
の関数ｆの例として、図１に示す関数が考えられる。同
図（ａ）はｆ（ｘ）＝ｘ／ｋで示される線形な関数を示
し、これを数５に適用した場合、以下に示すように画像
改善がなされる。数４に示したＶ（ｉ，ｊ）＜ｋのとき
入力画像を平滑化し、Ｖ（ｉ，ｊ）＝ｋのとき入力画像
の変更はせず、Ｖ（ｉ，ｊ）＞ｋのとき入力画像を画像
強調する。これは、画像に変化の少ない部分では平滑化
によるノイズ除去を行い、画像に変化の多い部分ではエ
ッジ強調が行われることを示す。すなわち、ノイズ除去
とエッジ強調とを同時に行うことができるようになる。

【００２９】また、図１（ｂ）は、ｘ＜ｋのときｆ
（ｘ）＝ｘ／ｋ、ｘ≧ｋのときｆ（ｘ）＝１で示される
関数を示し、これを数５に適用した場合、以下に示すよ
うに画像改善がなされる。Ｖ（ｉ，ｊ）＜ｋのとき入力
画像を平滑化し、Ｖ（ｉ，ｊ）≧ｋのとき入力画像の変
更はしないようにする。すなわち、画像に変化の少ない
部分ではノイズを除去し、それ以外はエッジの状態を保
持するようにすることになる。

【００３０】そして、図１（ｃ）は、ｘ＜ｋのときｆ
（ｘ）＝０、ｋ≦ｘｋ’のときｆ（ｘ）（ｘ−ｋ）／
（ｋ’−ｋ）、ｘ≧ｋ’のときｆ（ｘ）＝１で示される
関数を示し、これを数５に適用した場合、以下に示すよ
うに画像改善がなされる。Ｖ（ｉ，ｊ）＜ｋ’のとき入
力画像を平滑化し、Ｖ（ｉ，ｊ）≧ｋ’のとき入力画像
の変更はしないようにする。これは、エッジを保持しつ
つ平滑化の効果を強調してノイズを除去させることにな
り、ノイズの非常に多い画像の画質を改善させることに
適している。

【００３１】すなわち、ｆ（Ｖ（ｉ，ｊ））の値すなわ
ち分散の値が１のときは、Ｏ（ｉ，ｊ）＝Ａ（ｉ，ｊ）
＋Ｉ（ｉ，ｊ）−Ａ（ｉ，ｊ）＝Ｉ（ｉ，ｊ）となり、
入力画像のままの画素値となり、ノイズ除去もエッジ強
調も行われないことになる。また、ｆ（Ｖ（ｉ，ｊ））
の値が１より小さいときには、｜Ｏ（ｉ，ｊ）−Ａ
（ｉ，ｊ）｜＜｜Ｉ（ｉ，ｊ）−Ａ（ｉ，ｊ）｜とな
り、平滑化することでノイズ除去が行われることにな
る。そして、ｆ（Ｖ（ｉ，ｊ））の値が１より大きいと
きには、｜Ｏ（ｉ，ｊ）−Ａ（ｉ，ｊ）｜＞｜Ｉ（ｉ，
ｊ）−Ａ（ｉ，ｊ）｜となり、画像強調が行なわれるこ
とになる。

【００３２】つまり、分散の値が大きいときは、これは
画像のエッジ部分であり、ノイズでないと判断して画像
強調を行う。そして、分散の値が小さいときは、これを
ノイズと判断して、平滑化することでノイズ除去を行
う。このことにより、この実施例によれば、ノイズは除
去して、エッジ部は強調する（コントラストを強くす
る）という画質改善ができることになる。

【００３３】実施例２．次に、この発明の第２の実施例
における画質改善方法について説明する。この実施例２
と上記実施例１とは、以下に示すところが相違する。実
施例１においては、入力画像から一旦平均値画像および
分散画像を生成した後に画質改善画像を生成するように
していた。これに対し、実施例２では各画素毎にその画
素の近傍の平均値および分散を算出し、画質改善画像の
対応する画素と同座標の画素値を算出するようにする。

【００３４】この実施例２は、画像全体を走査する過程
で、参照画素について、まず第一に、入力画像の各画素
ごとにその近傍における画素値の平均値と分散を算出す
る。そして、第二にその分散の値に応じて、それら画素
値と平均値との差を強調して得られた値を、画質改善画
像の対応する画素値とするという操作を行なう。この結
果、画像全体を走査し終えた段階で入力画像の画質を改
善した画質改善画像を生成する。

【００３５】一例として、入力画像の各画素Ｉ（ｉ，
ｊ）に対して、参照する近傍をＵ（ｉ，ｊ）とした場合
について画質改善画像の画素値を算出する方法について
述べる。なお、ｉ、ｊを１≦ｉ≦Ｘ−１、１≦ｊ≦Ｙ−
１を満たすものとする。まず、画像全体を走査する過程
で現在の参照画素について、平均値Ａおよび分散Ｖをそ
れぞれ以下の数６および数７により算出する。

【００３６】

【数６】

【００３７】

【数７】

【００３８】次に、前記数２で得られた平均値および分
散の値を用いて、画質改善画像Ｏ（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦
Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）を以下の数８に従って生成する。

【００３９】

【数８】

【００４０】ただし、ｋは定数である。なお、この数８
において、ｋＶの値が１に等しければ出力画像の画素値
は入力画像に等しく、１未満であれば平滑化され、１よ
り大きけらば画像強調される。そして、ここにおいて
も、上記実施例１の数５で示したように、ｋＶをｆ
（Ｖ）といった関数とするように置き換えても同様であ
る。

【００４１】実施例３．次に、この発明の第３の実施例
における画質改善方法について説明する。この実施例３
の画質改善方法は、自乗の演算を省略することにより、
単純な演算で上記実施例１に近い効果を引き出すことを
目的としたものである。この実施例３と上記実施例１と
の相違点は、実施例１では入力画像から平均値画像およ
び分散画像を生成していたのに対し、実施例３では入力
画像から平均値画像および平均絶対偏差画像を生成して
いる点である。

【００４２】この実施例１では、まず第一に、入力画像
の各画素の近傍における画素値の平均値と平均絶対偏差
を算出する。そして、それぞれを対応する画素値とする
平均値画像、および、平均絶対偏差画像を生成する。そ
して第二に、各画素について入力画像および平均値画像
および平均絶対偏差画像の対応する画素値を参照する。
また、平均絶対偏差画像の画素値に応じて、入力画像の
対応する画素値と平均値との差を強調して得られた値
を、画質改善画像の対応する画素値とする。これらのこ
とにより、入力画像の画質を改善した画質改善画像を生
成する。

【００４３】一例として、入力画像の各画素Ｉ（ｉ，
ｊ）に対して参照する近傍をＵ（ｉ，ｊ）とした場合に
ついて画質改善画像の画素値を算出する方法について述
べる。まず、画像全体を走査し、平均値画像Ａ（ｉ，
ｊ）（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）および平均絶対偏差画
像Ｐ（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）を生成す
る。各画素の値は、ｉ、ｊ（１≦ｉ≦Ｘ−１、１≦ｊ≦
Ｙ−１）に対してそれぞれ以下の数９および数１０によ
り算出する。

【００４４】

【数９】

【００４５】

【数１０】

【００４６】次に、上記数２により得られた平均値画像
および平均絶対偏差画像を用いて、画質改善画像Ｏ
（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）を、以下の数１
１に従って生成する。

【００４７】

【数１１】

【００４８】ただし、ｋは定数である。なお、数１１に
おいて、ｋＰ（ｉ，ｊ）の値が１に等しければ出力画像
の画素値は入力画像に等しく、１未満であれば平滑化さ
れ、１より大きければ画像強調される。そして、ここに
おいても、上記実施例１の数５で示したように、ｋＰ
（ｉ，ｊ）をｆ（Ｐ（ｉ，ｊ））といった関数とするよ
うに置き換えても同様である。

【００４９】実施例４．次に、この発明の第４の実施例
における画質改善方法について説明する。この実施例４
の画質改善方法と実施例３との相違点は、以下に示すと
ころである。まず、実施例３では、入力画像から一旦平
均値画像および平均絶対偏差画像を生成した後、に画質
改善画像を生成する。これに対し、この実施例４では、
各画素毎に対応する画素の近傍の平均値および平均絶対
偏差を算出し、画質改善画像の対応する画素と同座標の
画素値を算出する。

【００５０】この実施例では、画像全体を走査する過程
で、参照画素について、まず第一に入力画像の各画素ご
とに、その近傍における画素値の平均値と平均絶対偏差
を算出する。次いで、第二に、その平均絶対偏差の値に
応じて、それら画素値と平均値との差を強調し、得られ
た値を画質改善画像の対応する画素値とするという操作
を行なう。そして、画像全体を走査し終えた段階で、入
力画像の画質を改善した画質改善画像を生成する。

【００５１】一例として、入力画像の各画素Ｉ（ｉ，
ｊ）に対して参照する近傍をＵ（ｉ，ｊ）とした場合に
ついて、画質改善画像の画素値を算出する方法について
述べる。ｉ、ｊを１≦ｉ≦Ｘ−１、１≦ｊ≦Ｙ−１を満
たすものとする。画像全体を走査する過程で現在の参照
画素について、平均値Ａおよび平均絶対偏差Ｐを、それ
ぞれ以下の数１２および数１３により算出する。

【００５２】

【数１２】

【００５３】

【数１３】

【００５４】次に、前記数２で得られた平均値および平
均絶対偏差の値を用いて、画質改善画像Ｏ（ｉ，ｊ）
（０≦ｉ≦Ｘ、０≦ｊ≦Ｙ）を、以下の数１４に従って
生成する。

【００５５】

【数１４】

【００５６】ただし、ｋは定数である。なお、数１４に
おいて、ｋＰの値が１に等しければ出力画像の画素値は
入力画像に等しく、１未満であれば平滑化され、１より
大きければ画像強調される。そして、この実施例におい
ても、上記実施例１の数５で示したように、ｋＰをｆ
（Ｐ）といった関数とするように置き換えても同様であ
る。以上の操作を各参照画素について行なえば、全ての
画素を走査し終えた時点でＯ（ｉ，ｊ）の値が任意のｉ
およびｊについて算出され、画質改善画像が生成され
る。

【００５７】実施例５．以下、この発明の第５の実施例
における、画質改善装置例について、図２を用いて説明
する。図２は、この実施例５における画質改善装置の構
成を示す構成図である。同図において、入力画像記憶手
段１０１、平均値画像記憶手段１０３、分散画像記憶手
段１０４、画質改善画像記憶手段１０６に記憶される画
像は全て同じサイズＸ×Ｙである。また、座標（ｉ，
ｊ）における画素値をそれぞれＩ（ｉ，ｊ）、Ａ（ｉ，
ｊ）、Ｖ（ｉ，ｊ）、Ｏ（ｉ，ｊ）（０≦ｉ＜Ｘ、０≦
ｊ＜Ｙ）で表すことにする。

【００５８】以下、この画質改善装置の動作について説
明する。まず、入力画像記憶手段１０１には、例えば、
図示していないが、テレビカメラやスキャナーなどによ
り入力された画像が記憶されているものとする。ここ
で、制御手段１０７は、第１に分散画像生成手段１０２
に起動信号を送り分散画像生成手段１０２からの終了信
号を待つ。次いで、第２に分散画像生成手段１０２から
の終了信号を受けると、画質改善手段１０５へ起動信号
を送り、画質改善手段１０５からの終了信号を待つ。そ
して、第３に画質改善手段１０５からの終了信号を受け
た後に、全処理を終了する。

【００５９】他方、分散画像生成手段１０２は、制御手
段１０７から起動信号を受けると、以下のことを行う。
まず、第１に、入力画像記憶手段１０１に記憶されてい
る前述した入力画像を参照し、その入力画像の各画素の
近傍の画素値との平均値を、対応する画素の画素値とす
る平均値画像を生成し、平均値画像記憶手段１０３に記
憶する。第２に、その入力画像の各画素の近傍の画素値
の分散を対応する画素の画素値とする分散画像を生成
し、分散画像記憶手段１０４に記憶する。そして、第３
に、終了信号を制御手段１０７に送る。

【００６０】例えば、前述した入力画像において、画素
Ｉ（ｉ，ｊ）の近傍をＵ（ｉ，ｊ）とした場合、平均値
画像は以下に示す数１５で、分散画像は以下に示す数１
６でそれぞれ算出される。ただしＮ（ｉ，ｊ）は近傍Ｕ
（ｉ，ｊ）に所属する画素数である。

【００６１】

【数１５】

【００６２】

【数１６】

【００６３】また、画質改善手段１０５は、制御手段１
０７から起動信号を受けた後、以下のことを行う。ま
ず、入力画像記憶手段１０１に記憶されている入力画像
と、平均値画像記憶手段１０３に記憶されている平均値
画像と、分散画像記憶手段１０４に記憶されている分散
画像とを参照する。この結果、入力画像のノイズをぼか
しエッジを強調した画質改善画像を生成する。そして、
この生成した画質改善画像を画質改善画像記憶手段１０
６に記憶し、制御手段１０７に終了信号を送る。

【００６４】ここで、座標（ｉ，ｊ）において分散画像
の対応する画素値Ｖ（ｉ，ｊ）が大きい場合には、その
画素がエッジに所属していると考えられ、小さい場合に
はその画素は画素値の平坦な部分（変化の少ない部分）
に所属していると考えられる。そこでＯ（ｉ，ｊ）の値
を以下の数１７に従い算出する。

【００６５】

【数１７】

【００６６】ただし、ｋは定数である。なお、数１７に
おいて、ｋ（ｉ，ｊ）の値が１に等しければ出力画像の
画素値は入力画像に等しく、１未満であれば平滑化さ
れ、１より大きければ画像強調される。なお、ここにお
いても、上記実施例１で示したように、ｋＶ（ｉ，ｊ）
をｆ（Ｖ（ｉ，ｊ））といった関数とするように置き換
えても同様である。

【００６７】実施例６．以下、この発明の第６の実施例
における画質改善装置について、図３を用いて説明す
る。図３は、この実施例６における画質改善装置の構成
を示す構成図である。ここで、上記実施例５とこの実施
例では、以下のことについて相違する。まず、上記実施
例５においては、入力画像から一旦平均値画像および分
散画像を生成した後に、画質改善画像を生成するように
した。これに対して、この実施例では、各画素毎にその
画素の近傍の平均値および分散を算出し、画質改善画像
におけるその画素と同座標の画素値を算出するようにし
ている。

【００６８】なお、以下の説明において，同様のものに
ついては、上記実施例５と同様の記号を用いるものとす
る。また、この実施例では、画像をラスタ方向に走査す
ることにし、座標（ｉ，ｊ）の画素をアドレスＸ＊ｊ＋
ｉで指定するものとする。そして、上記実施例と同様
に、図３の入力画像記憶手段２０１には、図示していな
いが、例えばテレビカメラやスキャナーなどにより入力
された画像が記憶されているものとする。

【００６９】以下、この実施例６の画質改善装置の動作
について説明する。制御手段２０２は、まず第１にアド
レスレジスタ２０４に記憶されているアドレスを０にク
リアし、分散算出手段２０３に起動信号を送り、この分
散算出手段２０３からの終了信号を待つ。また、第２
に、分散算出手段２０３から終了信号を受けると、画素
値変換手段２０７に起動信号を送り、そしてこの画素値
変換手段２０７からの終了信号を待つ。

【００７０】そして、第３に、画素値変換手段２０７か
ら終了信号を受けると、アドレスレジスタ２０４に記憶
されているアドレスを１だけ加算する。そして、アドレ
スが画像末尾を越えた場合には全処理を終了する。そう
でない場合にはアドレスをアドレスレジスタ２０４に記
憶し、分散算出手段２０３に起動信号を送り分散算出手
段２０３からの終了信号が来るのを待機する。

【００７１】以上のように制御手段２０２により制御さ
れる中で、まず、分散算出手段２０３は、制御手段２０
２からの起動信号を受けた後に、第１に入力画像記憶手
段２０１に記憶されている入力画像と，アドレスレジス
タ２０４に記憶されているアドレスと，を参照する。こ
の参照により、その入力画像のアドレスに対応する画素
の、近傍の画素値との平均値と分散を算出する。そし
て、算出した平均値を平均値レジスタ２０５に、分散を
分散レジスタ２０６にそれぞれ記憶し、終了信号を制御
手段２０２へ送る。

【００７２】ここで、アドレスが指定する座標を（ｉ，
ｊ）とすると、平均値レジスタ２０５には、以下に示す
数１８で得られるＡの値が記憶され、分散レジスタ２０
６には、以下の数１９で得られるＶの値が記憶される。

【００７３】

【数１８】

【００７４】

【数１９】

【００７５】一方、画素値変換手段２０７は、制御手段
２０２からの起動信号を受けた後に、まず、前述の入力
画像と平均値と分散とアドレスとを参照し、そのアドレ
スに対応する入力画像の画素値と分散と平均値とを引数
とする関数の出力値を算出する。そして、その出力値を
アドレスに対応する画素値とする画質改善画像を生成
し、それを画質改善画像記憶手段２０８に記憶し、そし
て、終了信号を制御手段２０２へ送る。

【００７６】ここで、上述の入力画像の座標（ｉ，ｊ）
の画素において、分散の値Ｖが大きい場合にはその画素
がエッジに所属していると考えられ、小さい場合にはそ
の画素は画素値の平坦な部分に所属していると考えられ
る。そこでＯ（ｉ，ｊ）の値は、分散の値Ｖが小さい場
合には平均値Ａに近く、大きい場合にはＩ（ｉ，ｊ）よ
りもコントラストが強くなるように、例えば以下の数２
０に従い算出する。ただし、ｋは定数である。

【００７７】

【数２０】

【００７８】なお、数２０において、ｋＶの値が１に等
しければ出力画像の画素値は入力画像に等しく、１未満
であれば平滑化され、１より大きければ画像強調され
る。そして、ここにおいても、上記実施例１で示したよ
うに、ｋＶをｆ（Ｖ）といった関数とするように置き換
えても同様である。

【００７９】ところで、上述では、画像をラスタ方向に
走査するようにしたが、これに限るものではない。複数
のプロセッサを用いて、並行に処理するようにしても良
い。この場合、まずプロセッサの数に応じて入力画像を
ブロックに分割し、各プロセッサに処理を担当する入力
画像のブロックを割り当てる。そして、各ブロックを入
力画像と考え、各プロセッサ毎に、図３に示した上述と
同様の構成で処理を行なう。

【００８０】実施例７．以下、この発明の第７の実施例
における画質改善装置について説明する。この実施例に
おいては、自乗の演算を省略することにより単純な構成
で、上記実施例５に近い効果を引き出すことを目的とし
たものである。図４は、この発明の第７の実施例におけ
る画質改善装置の構成を示す構成図である。同図におい
て、３０１は入力画像記憶手段、３０２は平均絶対偏差
画像生成手段、３０３は平均値画像記憶手段、３０４は
平均絶対偏差画像記憶手段、３０５は画質改善手段、３
０６は画質改善画像記憶手段である。

【００８１】ここで、実施例５と実施例７とは、以下に
示すことが相違する。まず、実施例５においては、入力
画像から平均値画像および分散画像を生成している。こ
れに対して、この実施例７においては、入力画像から平
均値画像および平均絶対偏差画像を生成している。この
実施例においては、上記実施例５における「分散」（分
散画像生成手段１０２，分散画像記憶手段１０４）を
「平均絶対偏差」（平均絶対偏差画像生成手段３０２、
平均絶対偏差画像記憶手段３０４）に置き換える。ま
た、「Ｖ（ｉ，ｊ）」を「Ｐ（ｉ，ｊ）」に、そして、
数１６を以下に示す数２１に置き換えれば、同様の構成
で実現できる。

【００８２】

【数２１】

【００８３】実施例８．以下、この発明の第８の実施例
における画質改善装置について説明する。この実施例に
おいては、自乗の演算を省略することにより単純な構成
で、上記実施例６に近い効果を引き出すようにしたもの
である。図５は、この発明の第８の実施例における画質
改善装置の構成を示す構成図である。同図において、４
０１は入力画像記憶手段、４０２は制御手段、４０３は
平均絶対偏差算出手段、４０４はアドレスレジスタ、４
０５は平均値レジスタ、４０６は平均絶対偏差レジス
タ、４０７は画素値変換手段、４０８は画質改善画像記
憶手段である。

【００８４】ここで、上記実施例６とこの実施例８と
は、以下のことが相違している。まず、実施例６におい
ては、入力画像の各画素について近傍の平均値および分
散から画素値を変換して画質改善画像を構成している。
一方、この実施例８では、入力画像の各画素について近
傍の平均値および平均絶対偏差から画素値を変換し、画
質改善画像を構成している。そして、この実施例８は、
上記実施例６における、「分散」（分散算出手段２０
３，分散レジスタ２０６）を「平均絶対偏差」（平均絶
対差算出手段４０３，平均絶対偏差レジスタ４０６）に
置き換える。また、「Ｖ」を「Ｐ」に、そして、上記数
１９を以下に示す数２２に置き換えれば、同様の構成で
実現できる。

【００８５】

【数２２】

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力画像の各画素の近傍の画素値の分散を求め、こ
の値の大きさによってノイズとエッジとの区別を判断す
るようにした。このため、画像の中でノイズのある部分
はそのノイズを除去し、エッジの部分はそれを強調する
ことができ、画質改善ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 数５における関数ｆを示す説明図である。

【図２】 この発明の第５の実施例における画質改善装
置の構成を示す構成図である。

【図３】 図２は、この発明の第６の実施例における画
質改善装置の構成を示す構成図である。

【図４】 この発明の第７の実施例における画質改善装
置の構成を示す構成図である。

【図５】 この発明の第８の実施例における画質改善装
置の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１０１…入力画像記憶手段、１０２…分散画像生成手
段、１０３…平均値画像記憶手段、１０４…分散画像記
憶手段、１０５…画質改善手段、１０６…画質改善画像
記憶手段。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像の各画素とその近傍の画素値と
   の平均と分散の値を求め、 前記平均の値を対応する画素の画素値とする平均値画像
   と、前記分散の値を対応する画素の画素値とする分散画
   像とを生成し、 前記分散画像の画素値に応じて、前記入力画像の対応す
   る画素値と前記平均値画像の対応する画素値との差を強
   調した値をその対応する画素値とする画質改善画像を生
   成することを特徴とする画質改善方法。
2. 【請求項２】 入力画像の各画素とその近傍の画素値と
   の平均と分散の値を求め、 前記分散の値に応じて、入力画像の対応する画素値と前
   記平均の値との差を強調することにより算出された値を
   その対応する画素値とする画質改善画像を生成すること
   を特徴とする画質改善方法。
3. 【請求項３】 入力画像の各画素とその近傍の画素値と
   の平均と平均絶対偏差の値を求め、 前記平均の値を対応する画素の画素値とする平均値画像
   と、前記平均絶対偏差の値を対応する画素の画素値とす
   る平均絶対偏差画像とを生成し、 前記平均絶対偏差画像の画素値に応じて、前記入力画像
   の対応する画素値と前記平均値画像の対応する画素値と
   の差を強調した値をその対応する画素値とする画質改善
   画像を生成することを特徴とする画質改善方法。
4. 【請求項４】 入力画像の各画素とその近傍の画素値と
   の平均と平均絶対偏差の値を求め、 前記平均絶対偏差の値に応じて、入力画像の対応する画
   素値と前記平均の値との差を強調することにより算出さ
   れた値をその対応する画素値とする画質改善画像を生成
   することを特徴とする画質改善方法。
5. 【請求項５】 入力画像を記憶する入力画像記憶手段
   と、 制御手段の制御のもとで、前記入力画像から各画素の近
   傍の画素値との平均と分散の値を求め、平均の値を対応
   する画素の画素値とする平均値画像を生成し、分散値を
   対応する画素の画素値とする分散画像を生成する分散画
   像生成手段と、 前記分散画像生成手段が生成した平均値画像を記憶する
   平均値画像記憶手段と、 前記分散画像生成手段が生成した分散画像を記憶する分
   散画像記憶手段と、 前記制御手段の制御のもとで、前記分散画像記憶手段に
   記憶されている分散画像の画素値に応じて、前記入力画
   像の対応する画素値と前記平均値画像の対応する画素値
   との差を強調することにより算出される値をその対応す
   る画素値とする画質改善画像を生成する画質改善手段
   と、 前記画質改善画像を記憶する画質改善画像記憶手段とを
   備えることを特徴とする画質改善装置。
6. 【請求項６】 入力画像を記憶する入力画像記憶手段
   と、 制御手段が出力するアドレスを記憶するアドレスレジス
   タと、 前記制御手段の制御のもとで、前記入力画像の前記アド
   レスレジスタに記憶されているアドレスに対応する画素
   の近傍の画素値との平均と分散の値を求める分散算出手
   段と、 前記分散算出手段で算出された平均の値を記憶する平均
   値レジスタと、 前記分散算出手段で算出された分散を記憶する分散レジ
   スタと、 前記分散の値に応じて、前記入力画像のアドレスに対応
   する画素値と前記平均の値との差を強調することにより
   算出される値を画質改善画像記憶手段の前記アドレスに
   対応する画素値とする画素値変換手段とを備え、 前記画質改善画像記憶手段は前記画素値変換手段により
   出力される画質改善画像を記憶することを特徴とする画
   質改善装置。
7. 【請求項７】 入力画像を記憶する入力画像記憶手段
   と、 制御手段の制御のもとで、前記入力画像から各画素の近
   傍の画素値との平均と平均絶対偏差の値を求め、平均の
   値を対応する画素の画素値とする平均値画像を生成し、
   平均絶対偏差の値を対応する画素の画素値とする平均絶
   対偏差画像を生成する平均絶対偏差画像生成手段と、 前記平均絶対偏差画像生成手段が生成した平均値画像を
   記憶する平均値画像記憶手段と、 前記平均絶対偏差画像生成手段が生成した平均絶対偏差
   画像を記憶する平均絶対偏差画像記憶手段と、 前記制御手段の制御のもとで、前記平均絶対偏差画像の
   画素値に応じて、前記入力画像の対応する画素値と前記
   平均値画像の対応する画素値との差を強調することによ
   り算出される値をその対応する画素値とする画質改善画
   像を生成する画質改善手と、 前記画質改善画像を記憶する画質改善画像記憶手段とを
   備えることを特徴とする画質改善装置。
8. 【請求項８】 入力画像を記憶する入力画像記憶手段
   と、 制御手段が出力するアドレスを記憶するアドレスレジス
   タと、 前記制御手段の制御のもとで、前記入力画像の前記アド
   レスレジスタに記憶されているアドレスに対応する画素
   の近傍の画素値との平均と平均絶対偏差の値を求める平
   均絶対偏差算出手段と、 前記平均絶対偏差算出手段で算出された平均の値を記憶
   する平均値レジスタと、 前記平均絶対偏差算出手段で算出された平均絶対偏差を
   記憶する平均絶対偏差レジスタと、 前記平均絶対偏差の値に応じて、前記入力画像の前記ア
   ドレスに対応する画素値と前記平均の値との差を強調す
   ることにより算出される値を画質改善画像記憶手段の前
   記アドレスに対応する画素値とする画素値変換手段とを
   備え、 前記画質改善画像記憶手段は前記画素値変換手段により
   出力される画質改善画像を記憶することを特徴とする画
   質改善装置。