非局所処理に基づくデジタル画像の画質改善法の開発とその応用についての研究

基于非局部处理的数字图像图像质量改善方法研究及其应用

• 批准号: 16J05060
• 负责人: 松岡 丈平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo University of Technology (2017)Yamaguchi University (2016)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05060/
• 关键词: ランダム値インパルス性雑音; Non-local median filter; 雑音除去; 非局所処理; メモリコスト低減; カラー画像

デジタルカメラ（カメラ搭載デバイスを含む）で撮影した画像には，撮影環境や撮影機器の特性上，本来の被写体には存在しない色（雑音）が発生する．この雑音による劣化は視認性や画像の解析性を低下させてしまう．現在，デジタル画像を利用する機会の増加に伴い，画像処理による雑音除去が望まれている．本研究では，デジタルカメラで撮影した画像に対して後処理を施すことで，雑音による劣化が発生する前の画像に近づける手法（雑音除去法）を開発することを目的とする．当該年度では，非局所処理フィルタをハードウェアへ実装するための足掛かりとして，処理実行時のメモリコスト低減を目的とした研究を行った．非局所処理は，画像内から多数の局所領域（ブロック）を切り出し，ブロック同士の類似度に基づくことで構造保存性の高い雑音除去を実現している．その一方で，大量のブロックの類似度を計算する際に，膨大なメモリコストがかかる．平成27年度に提案したモノクロ画像を対象とした雑音除去手法(Switching non-local median filter)では，一つの画素を処理する際に，約400～約1600ブロックの類似度を計算する必要があった．このブロック数は，処理対象画素と各ブロックの距離に依存しており，処理対象画素から離れた位置のブロックを利用しようとすると，その処理に必要なブロック数が増えるという欠点があった．該当年度では，ブロック間の平均値と標準偏差に基づいた統計値マップを導入することで，距離に依存すること無く，一画素を処理する際に必要なブロック数をパラメータとして任意に調整可能な手法を提案した．その結果，処理後の画像の品質を保ったまま，メモリコストを10分の1まで低減することができた．これらの成果は，国内会議論文（1件）としてまとめた．期間全体としては，学会誌論文2件，および国内会議論文2件の研究実績を示した。

使用数码相机拍摄的图像（包括配备了相机的设备）会产生由于拍摄环境和拍摄设备特性而在原始主题中不存在的颜色（噪声）。噪声引起的这种降解降低了可见性和图像分析。随着使用数字图像的越来越多的机会，需要通过图像处理来删除噪声。这项研究旨在开发一种方法（去除噪声方法），该方法允许使用数码相机拍摄的图像进行后处理，以使它们在由于噪声而降解之前更接近图像。在这个财政年度，我们进行了旨在降低记忆成本的研究，以作为用于在硬件中实施非本地处理过滤器的垫脚石。非本地处理从图像中切除了许多局部区域（块），并通过基于块之间的相似性来实现高度结构上保存的噪声。另一方面，大量块的相似性计算在巨大的记忆成本中会产生。在2015年提出的开关非本地中位过滤器中，当处理一个像素时，有必要计算约400至1600个块之间的相似性。该块数量取决于要处理的像素与每个块之间的距离，以及在尝试使用远离要处理的像素的块时，处理处理所需的块数量会增加。在相关年中，我们提出了一种方法，该方法允许根据基于块之间的平均值和标准偏差引入统计值图，对将一个像素作为参数进行任意调整，而无需依赖距离。结果，在保持处理后图像的质量的同时，可以将内存成本降低第十。这些结果是作为讨论文件编译的（一篇文章）。整个时期是两篇学术期刊论文和两个国内会议讨论的研究记录。

项目成果

重み付き非局所的メディアンフィルタによるランダム値インパルス性雑音除去

使用加权非局部中值滤波器去除随机值脉冲噪声

• 发表时间: 2016
• 作者: Takayuki Nonoyama;Susumu Wada;Ryuji Kiyama;Nobuto Kitamura;Md. Tariful Islam Mredha;Xi Zhang;Takayuki Kurokawa;Tasuku Nakajima;Yasuaki Takagi;Kazunori Yasuda;Jian Ping Gong;松岡丈平，古賀 崇了， 末竹規哲，内野英治
• 通讯作者: 松岡丈平，古賀 崇了， 末竹規哲，内野英治

Robust non-local median filter

• DOI: 10.1007/s10043-016-0299-2
• 发表时间: 2017-01
• 期刊: Optical Review
• 影响因子: 1.2
• 作者: Jyohei Matsuoka;Takanori Koga;N. Suetake;E. Uchino

Switching non-local vector median filter

• DOI: 10.1007/s10043-016-0184-z
• 发表时间: 2016-04-01
• 期刊: OPTICAL REVIEW
• 影响因子: 1.2
• 作者: Matsuoka, Jyohei;Koga, Takanori;Uchino, Eiji
• 通讯作者: Uchino, Eiji

非局所処理のメモリ使用量低減法についての一提案

减少非本地处理内存使用的提案

• 发表时间: 2017
• 作者: Jyohei Matsuoka;Takanori Koga;Noriaki Suetake;and Eiji Uchino;松岡丈平，古賀 崇了， 末竹規哲
• 通讯作者: 松岡丈平，古賀 崇了， 末竹規哲