画像処理装置および画像形成装置
【課題】 比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を行う。
【解決手段】 画像処理装置において、ＬＵＴ３−１，３−２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、演算回路２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値を演算し、演算回路４は、その差分絶対値についての、ＬＵＴ３−１，３−２による指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【解決手段】 画像処理装置において、ＬＵＴ３−１，３−２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、演算回路２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値を演算し、演算回路４は、その差分絶対値についての、ＬＵＴ３−１，３−２による指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像に含まれるノイズの低減には、ノイズ除去処理の対象画素（以下、「注目画素」という）の値と注目画素の近傍に存在する画素（以下、「近傍画素」という）の値との平均をとる平均化フィルターが多く用いられている。例えば、フィルターサイズが３×３である平均化フィルターは、式（１）で表される。
【０００３】
【数１】
【０００４】
ここで、ｆ（ｉ，ｊ）は注目画素（ｉ，ｊ）の入力信号（画素値）であり、ｇ（ｉ，ｊ）は注目画素の出力信号（フィルタリング後の画素値）であり、ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）は近傍画素（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）の入力信号、（画素値）である。
【０００５】
平均化フィルターの場合、ｈ（ｍ，ｎ）＝１とされるが、式（１）におけるｈ（ｍ，ｎ）を式（２）に示すガウス分布関数とすると、ローパスフィルターと同じ効果を持つガウシアンフィルターになる。σｄは、ガウス分布の標準偏差である。
【０００６】
【数２】
【０００７】
上述の平均化フィルターは画像に含まれるエッジをぼけさせてしまう問題があり、その問題を解決するために注目画素の信号値と近傍画素の信号値との差分値に応じて各近傍画素に対する重み付けを行う、バイラテラルフィルターが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
バイラテラルフィルターの場合、式（１）におけるｈ（ｍ，ｎ）は、式（３）で表される注目画素と周辺画素の差分値のガウス分布関数を上述のガウシアンフィルターに畳み込んだものとなる。
【０００９】
【数３】
【００１０】
したがって、σｒをガウス分布の標準偏差としたとき、フィルターサイズが３×３であるバイラテラルフィルターは、式（４）で表される。
【００１１】
【数４】
【００１２】
この他、特許文献１では、ＬＲ（Linear Retinex）処理を応用してエッジぼけを低減する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１９３１９９号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「Bilateral Filtering for Gray and Color Images」C.Tomasi, R. Manduchi著、Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Computer Vision, pp.839-846, IEEE, 1998年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のバイラテラルフィルターの演算では、指数関数部の浮動小数点演算が要求される。具体的には、上述の式（３）の値は注目画素と周辺画素の差分値によって変動するため注目画素ごとに指数関数部の浮動小数点演算が要求されることになる。このため、バイラテラルフィルターの演算をハードウェア処理で行う場合、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。また、バイラテラルフィルターの演算をソフトウェア処理で行う場合、処理時間が長くなってしまうという問題があり、複写機などのように高速な画像処理が要求される機器では、ソフトウェア処理によるバイラテラルフィルターの使用が困難である。
【００１６】
なお、ガウシアンフィルターの場合（式（２）の場合）には、平方根や指数関数が使われているが、式（２）の値は、注目画素および近傍画素の値に依存しないため、注目画素に対する近傍画素の相対位置（ｍ，ｎ）ごとに定数となる。このため、ガウシアンフィルターの演算をハードウェア処理で行う場合には、この定数を予め計算しておけば、単なる四則演算の組合せだけで済むが、バイラテラルフィルターの場合（式（４）の場合）には、指数関数部の値が注目画素および近傍画素の値に依存するため、単なる四則演算の組合せだけで演算することが困難である。
【００１７】
なお、特許文献１に記載されている技術ではＬＲ処理を使用しているため演算量が低減するものの、データのソートが要求されるため、高速な処理が困難である。
【００１８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行う画像処理装置および画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。
【００２０】
本発明に係る画像処理装置は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応するバイラテラルフィルターにおける指数関数部の値を有する変換テーブルと、注目画素の画素値についての差分絶対値を演算する第１演算回路と、変換テーブルにおける第１演算回路による差分絶対値に対応する指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する第２演算回路とを備える。
【００２１】
これにより、指数関数部の値を変換テーブルで得るため、第１演算回路および第２演算回路での演算が四則演算のみとなり、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行うことができる。
【００２２】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、注目画素からの距離が同一である複数の近傍画素について、１つの変換テーブルが割り当てられている。
【００２３】
これにより、変換テーブルの数が最小限とされ、回路規模がより小さくなる。
【００２４】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、変換テーブルは、バイラテラルフィルターの分散の値に応じた範囲の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。
【００２５】
これにより、指数関数部の値がほぼ一定となる範囲についての差分絶対値に対応する指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００２６】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、第２演算回路は、差分絶対値が上述の範囲内である場合には、変換テーブルによる指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算し、差分絶対値が上述の範囲外である場合には、指数関数部の値をゼロとしてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００２７】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、変換テーブルは、上述の範囲内で所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。第２演算回路は、差分絶対値が上述の範囲内である場合、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値がないときには、補間により得られる指数関数部の値を使用して、バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算し、差分絶対値が上述の範囲外である場合には、指数関数部の値をゼロとしてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００２８】
これにより、補間可能な指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００２９】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、変換テーブルは、所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。そして、第２演算回路は、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値がないときには、補間により得られる指数関数部の値を使用して、バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００３０】
これにより、補間可能な指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００３１】
本発明に係る画像形成装置は、上記の画像処理装置のいずれかを備える。
【００３２】
これにより、画像形成装置において、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、フィルターサイズ３×３の場合の近傍画素と近傍画素についての指数関数部の値の特定に使用するＬＵＴとの関係を示す図である。
【図３】図３は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、図１におけるＬＵＴ３−２の入出力特性の一例を示す図である。
【図５】図５は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００３６】
実施の形態１．
【００３７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像処理装置は、フィルターサイズが３×３であるバイラテラルフィルターの演算を行う。
【００３８】
図１において、ラインメモリー１−１〜１−３は、縦列に接続され、画像データ（入力データ）を１ラインずつ順次記憶するメモリーである。ラインメモリー１−２に第ｉ番目のラインが記憶されているとき、ラインメモリー１−１には第（ｉ＋１）番目のラインが記憶され、ラインメモリー１−３には第（ｉ−１）番目のラインが記憶されている。
【００３９】
演算回路２は、注目画素の画素値ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素の画素値ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）との差分絶対値｜ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）｜を演算する。
【００４０】
ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴという）３−１，３−２は、上述の差分絶対値に対応するバイラテラルフィルターにおける指数関数部の値を有する。この指数関数部は、式（４）における式（５）に示す部分である。
【００４１】
【数５】
【００４２】
注目画素からの距離が同一である近傍画素について、１つのＬＵＴ３−ｉが割り当てられている。図２は、フィルターサイズ３×３の場合の近傍画素と近傍画素についての指数関数部の値の特定に使用するＬＵＴ３−ｉとの関係を示す図である。図２に示すように、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ＋１，ｊ）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ−１，ｊ）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ，ｊ＋１）との距離、および注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ，ｊ−１）との距離は同一の距離（第１の距離）であり、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ−１，ｊ＋１）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）との距離、および注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ−１，ｊ−１）との距離は同一の距離（第２の距離）であり、第１の距離と第２の距離とは異なる。そして、注目画素から第１の距離にある近傍画素についての指数関数部の値は、ＬＵＴ３−１により得られ、注目画素から第２の距離にある近傍画素についての指数関数部の値は、ＬＵＴ３−２により得られる。
【００４３】
画素値が０〜２５５の範囲のいずれかの値である場合、差分絶対値｜ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）｜も、０〜２５５の範囲のいずれかの値となる。このため、実施の形態１では、各ＬＵＴ３−ｉは、０〜２５５の範囲の各入力値（整数値）に対応する出力値を有する。
【００４４】
このように、画像データの値は整数値であり、差分絶対値も所定の範囲の整数値となるため、式（５）に示す入出力関係は、ＬＵＴ３−１，３−２で実現可能である。特に、注目画素からの距離が同一である近傍画素については（ｍ２＋ｎ２）が同一となり、式（５）は同一の式となるため、注目画素からの距離が同一である近傍画素について１つのＬＵＴ３−ｉが割り当てられている。
【００４５】
演算回路４は、式（４）に従って、ＬＵＴ３−１，３−２による指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００４６】
制御回路５は、演算回路２，４に対して注目画素を順番に指定する回路である。つまり、演算回路２，４は、制御回路５により指定された注目画素およびその近傍画素の値をラインメモリー１−１〜１−３から読み出し、それらの値とＬＵＴ３−１，３−２の出力値からバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００４７】
次に、上記画像処理装置の動作について説明する。
【００４８】
制御回路５により注目画素（ｉ，ｊ）を指定されると、演算回路２は、注目画素（ｉ，ｊ）の画素値ｆ（ｉ，ｊ）をラインメモリー１−２から読み出してレジスター等で保持し、次に８個の近傍画素の画素値ｆ（ｉ−１，ｊ＋１），ｆ（ｉ，ｊ＋１），ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１），ｆ（ｉ−１，ｊ），ｆ（ｉ＋１，ｊ），ｆ（ｉ−１，ｊ−１），ｆ（ｉ，ｊ−１），ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）をラインメモリー１−１〜１−３から順次読み出して、各近傍画素についての差分絶対値を演算する。
【００４９】
演算回路２は、近傍画素（ｉ，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ，ｊ−１）についての差分絶対値をＬＵＴ３−１に順次入力し、演算回路４は、近傍画素（ｉ，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ，ｊ−１）についての指数関数部の値をＬＵＴ３−１から順次取得する。また、演算回路２は、近傍画素（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１）についての差分絶対値をＬＵＴ３−２に順次入力し、演算回路４は、近傍画素（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１）についての指数関数部の値をＬＵＴ３−２から順次取得する。
【００５０】
演算回路４は、式（４）の分母の値を、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値から演算し、近傍画素の画素値をラインメモリー１−１〜１−３から読み出し、式（４）の分子の値を、近傍画素の画素値とＬＵＴ３−１，３−２の出力値とから演算し、式（４）の分母および分子の値から式（４）の値を演算する。なお、ｍ＝ｎ＝０の場合、式（５）の値は１であるので、演算回路４は、式（４）の分母および分子の演算において、ｍ＝ｎ＝０については式（５）の値を、ＬＵＴ３−１，３−２を使用せずに１とする。
【００５１】
演算回路４は、その式（４）の値を、フィルタリング後の注目画素の画素値ｇ（ｉ，ｊ）として出力する。
【００５２】
以上のように、上記実施の形態１によれば、ＬＵＴ３−１，３−２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、演算回路２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値を演算し、演算回路４は、その差分絶対値についての、ＬＵＴ３−１，３−２による指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００５３】
これにより、指数関数部の値を変換テーブルで得るため、演算回路２，４での演算が四則演算のみとなり、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を行うことができる。
【００５４】
また、上記実施の形態１によれば、注目画素からの距離が同一である近傍画素について、１つのＬＵＴ３−ｉが割り当てられている。これにより、ＬＵＴ３−１，３−２の数が最小限とされ、回路規模がより小さくなる。
【００５５】
実施の形態２．
【００５６】
本発明の実施の形態２では、ＬＵＴ３−１，３−２は、バイラテラルフィルターの分散σｒ２の値に応じた範囲の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、その範囲外の差分絶対値については、指数関数部の値をゼロとして、フィルタリング後の注目画素の画素値が計算される。
【００５７】
なお、実施の形態２に係る画像処理装置の構成は、実施の形態１（図１）のものとほぼ同一であるので、その説明を省略する。ただし、ＬＵＴ３−１，３−２と演算回路２，４は、以下のように構成される。
【００５８】
図３は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の一例を示す図である（入力値は差分絶対値であり出力値は指数関数部の値である）。図３に示す入出力特性は、σｄを１０に固定し、σｒを１０から５０まで変化させたものである。図４は、図１におけるＬＵＴ３−２の入出力特性の一例を示す図である。図４に示す入出力特性は、σｄを１０に固定し、σｒを１０から５０まで変化させたものである。
【００５９】
図３および図４に示すように、σｒの値が小さい場合、入力値が大きくなると、出力値が急峻にゼロに収束していく。例えば、図３に示す入出力特性では、σｒが１５以下である場合、入力値（差分絶対値）が６４以上であれば、出力値はほぼゼロとなる。
【００６０】
また、図５は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の別の例を示す図である。図５に示す入出力特性は、σｒを３５に固定し、σｄを１，３，４，１７と変化させたものである。図５に示すように、σｄを１，３，４，１７と変化させても、ほぼ同一の入力値（図５では１２８）付近で、出力値がゼロに収束していく。
【００６１】
したがって、実施の形態２では、バイラテラルフィルターの分散σｒ２の値に応じて、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値がゼロとならない範囲についてのみ、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。つまり、その範囲外の差分絶対値に対応する指数関数部の値はすべてゼロとする。
【００６２】
例えば、標準偏差σｒが１５以下である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値が０から６３までの範囲（つまり、全範囲０〜２５５の一部）についてのみ、指数関数部の値を有し、演算回路２は、差分絶対値が６３以下である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２にその差分絶対値を入力して、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値を演算回路４に取得させ、差分絶対値が６４以上である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値の代わりにゼロを演算回路４に供給する。
【００６３】
以上のように、上記実施の形態２によれば、ＬＵＴ３−１，３−２は、バイラテラルフィルターの分散の値に応じた範囲の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。
【００６４】
これにより、指数関数部の値がほぼ一定となる範囲についての差分絶対値に対応する指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００６５】
実施の形態３．
【００６６】
本発明の実施の形態３では、実施の形態１または実施の形態２に係る画像処理装置において、ＬＵＴ３−１，３−２は、所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。
【００６７】
図３〜図５において、入出力特性がほぼ線形とみなせる区間においては、所定の間隔（例えば間隔が２または３）ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。例えば間隔が２である場合、ＬＵＴ３−１，３−２の回路規模は間隔が１の場合（実施の形態１，２）の半分となる。
【００６８】
演算回路２は、演算した差分絶対値についてＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値があるときには、演算した差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させる。
【００６９】
一方、演算回路２は、演算した差分絶対値についてＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がないときには、演算した差分絶対値の近傍であって、ＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がある１または複数の差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させ、その指数関数部の値から、演算した差分絶対値に対応する指数関数部の値を補間させる。
【００７０】
例えば、標準偏差σｒが１５より大きく３５以下である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値が０から１２７までという一部範囲についての指数関数部の値を間隔２ごとに有する。つまり、ＬＵＴ３−１，３−２は、０，２，４，６，・・・，１２６の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。そして、この場合、演算回路２は、差分絶対値が０，２，４，６，・・・，１２６のいずれかであるときには、ＬＵＴ３−１，３−２にその差分絶対値を入力して、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値を演算回路４に取得させ、差分絶対値が０，２，４，６，・・・，１２６のいずれでもないときには、その差分絶対値の近傍であって、ＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がある１または複数の差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させ、その指数関数部の値から、その差分絶対値に対応する指数関数部の値を補間させる。また、演算回路２は、その差分絶対値が１２８以上である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値の代わりにゼロを演算回路４に供給する。
【００７１】
また、例えば、標準偏差σｒが３５より大きい場合には、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値が０から２５５までの全範囲についての指数関数部の値を間隔３ごとに有する。つまり、ＬＵＴ３−１，３−２は、０，３，６，９，・・・，２５５の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。そして、この場合、演算回路２は、差分絶対値が０，３，６，９，・・・，２５５のいずれかであるときには、ＬＵＴ３−１，３−２にその差分絶対値を入力して、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値を演算回路４に取得させ、差分絶対値が０，３，６，９，・・・，２５５のいずれでもないときには、その差分絶対値の近傍であって、ＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がある１または複数の差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させ、その指数関数部の値から、その差分絶対値に対応する指数関数部の値を補間させる。
【００７２】
以上のように、上記実施の形態３によれば、ＬＵＴ３−１，３−２は、所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、演算回路２により演算された差分絶対値についてＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がないときには、補間により指数関数の値が高速に演算される。
【００７３】
これにより、補間可能な指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記実施の形態に係る画像処理装置を、スキャナー、複写機、複合機などの画像形成装置に内蔵し、画像処理装置により画像データをバイラテラルフィルターでフィルタリングし、フィルタリングした後の画像データに基づき印刷などを行うようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態ではフィルターサイズが３×３であるが、その代わりに、５×５またはそれ以上のフィルターサイズとしてもよい。例えば、５×５のフィルターサイズの場合、ラインメモリーを５本にし、ＬＵＴを５つ設ければよい。
【００７７】
また、上記実施の形態において、演算回路２を、注目画素と近傍画素との距離の数だけ設け、並列処理するようにしてもよい。例えば、上記実施の形態の場合（フィルターサイズ３×３の場合）、注目画素と近傍画素との距離の数は２となり、２つの演算回路２が設けられ、一方が、ＬＵＴ３−１に対応する近傍画素についての演算（差分絶対値の計算）を行い、他方が、ＬＵＴ３−２に対応する近傍画素についての演算（差分絶対値の計算）を行う。
【００７８】
また、上記実施の形態において、ＬＵＴ３−１，３−２をそれぞれ複数（例えば２つずつ、計４つ）設け、注目画素から同一距離の近傍画素についての指数関数部分の値を並列に出力させるようにしてもよい。これにより、より高速に、バイラテラルフィルターの演算を行うことができる。
【００７９】
また、上記実施の形態において、次の式（５ｂ）の指数関数部をＬＵＴとし、式（５ａ）の部分を予め計算して得られる定数とし、演算回路４で、そのＬＵＴの出力とその定数とを乗算して、フィルタリング後の画像データを演算するようにしてもよい。
【００８０】
【数６】
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、例えば、画像形成装置における画像データのフィルタリングに適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
２ 演算回路（第１演算回路の一例）
３−１，３−２ ＬＵＴ（変換テーブルの一例）
４ 演算回路（第２演算回路の一例）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像に含まれるノイズの低減には、ノイズ除去処理の対象画素（以下、「注目画素」という）の値と注目画素の近傍に存在する画素（以下、「近傍画素」という）の値との平均をとる平均化フィルターが多く用いられている。例えば、フィルターサイズが３×３である平均化フィルターは、式（１）で表される。
【０００３】
【数１】
【０００４】
ここで、ｆ（ｉ，ｊ）は注目画素（ｉ，ｊ）の入力信号（画素値）であり、ｇ（ｉ，ｊ）は注目画素の出力信号（フィルタリング後の画素値）であり、ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）は近傍画素（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）の入力信号、（画素値）である。
【０００５】
平均化フィルターの場合、ｈ（ｍ，ｎ）＝１とされるが、式（１）におけるｈ（ｍ，ｎ）を式（２）に示すガウス分布関数とすると、ローパスフィルターと同じ効果を持つガウシアンフィルターになる。σｄは、ガウス分布の標準偏差である。
【０００６】
【数２】
【０００７】
上述の平均化フィルターは画像に含まれるエッジをぼけさせてしまう問題があり、その問題を解決するために注目画素の信号値と近傍画素の信号値との差分値に応じて各近傍画素に対する重み付けを行う、バイラテラルフィルターが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
バイラテラルフィルターの場合、式（１）におけるｈ（ｍ，ｎ）は、式（３）で表される注目画素と周辺画素の差分値のガウス分布関数を上述のガウシアンフィルターに畳み込んだものとなる。
【０００９】
【数３】
【００１０】
したがって、σｒをガウス分布の標準偏差としたとき、フィルターサイズが３×３であるバイラテラルフィルターは、式（４）で表される。
【００１１】
【数４】
【００１２】
この他、特許文献１では、ＬＲ（Linear Retinex）処理を応用してエッジぼけを低減する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１９３１９９号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「Bilateral Filtering for Gray and Color Images」C.Tomasi, R. Manduchi著、Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Computer Vision, pp.839-846, IEEE, 1998年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のバイラテラルフィルターの演算では、指数関数部の浮動小数点演算が要求される。具体的には、上述の式（３）の値は注目画素と周辺画素の差分値によって変動するため注目画素ごとに指数関数部の浮動小数点演算が要求されることになる。このため、バイラテラルフィルターの演算をハードウェア処理で行う場合、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。また、バイラテラルフィルターの演算をソフトウェア処理で行う場合、処理時間が長くなってしまうという問題があり、複写機などのように高速な画像処理が要求される機器では、ソフトウェア処理によるバイラテラルフィルターの使用が困難である。
【００１６】
なお、ガウシアンフィルターの場合（式（２）の場合）には、平方根や指数関数が使われているが、式（２）の値は、注目画素および近傍画素の値に依存しないため、注目画素に対する近傍画素の相対位置（ｍ，ｎ）ごとに定数となる。このため、ガウシアンフィルターの演算をハードウェア処理で行う場合には、この定数を予め計算しておけば、単なる四則演算の組合せだけで済むが、バイラテラルフィルターの場合（式（４）の場合）には、指数関数部の値が注目画素および近傍画素の値に依存するため、単なる四則演算の組合せだけで演算することが困難である。
【００１７】
なお、特許文献１に記載されている技術ではＬＲ処理を使用しているため演算量が低減するものの、データのソートが要求されるため、高速な処理が困難である。
【００１８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行う画像処理装置および画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。
【００２０】
本発明に係る画像処理装置は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応するバイラテラルフィルターにおける指数関数部の値を有する変換テーブルと、注目画素の画素値についての差分絶対値を演算する第１演算回路と、変換テーブルにおける第１演算回路による差分絶対値に対応する指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する第２演算回路とを備える。
【００２１】
これにより、指数関数部の値を変換テーブルで得るため、第１演算回路および第２演算回路での演算が四則演算のみとなり、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行うことができる。
【００２２】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、注目画素からの距離が同一である複数の近傍画素について、１つの変換テーブルが割り当てられている。
【００２３】
これにより、変換テーブルの数が最小限とされ、回路規模がより小さくなる。
【００２４】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、変換テーブルは、バイラテラルフィルターの分散の値に応じた範囲の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。
【００２５】
これにより、指数関数部の値がほぼ一定となる範囲についての差分絶対値に対応する指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００２６】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、第２演算回路は、差分絶対値が上述の範囲内である場合には、変換テーブルによる指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算し、差分絶対値が上述の範囲外である場合には、指数関数部の値をゼロとしてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００２７】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、変換テーブルは、上述の範囲内で所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。第２演算回路は、差分絶対値が上述の範囲内である場合、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値がないときには、補間により得られる指数関数部の値を使用して、バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算し、差分絶対値が上述の範囲外である場合には、指数関数部の値をゼロとしてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００２８】
これにより、補間可能な指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００２９】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、変換テーブルは、所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。そして、第２演算回路は、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、変換テーブルにおいて差分絶対値に対応する指数関数部の値がないときには、補間により得られる指数関数部の値を使用して、バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００３０】
これにより、補間可能な指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００３１】
本発明に係る画像形成装置は、上記の画像処理装置のいずれかを備える。
【００３２】
これにより、画像形成装置において、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、フィルターサイズ３×３の場合の近傍画素と近傍画素についての指数関数部の値の特定に使用するＬＵＴとの関係を示す図である。
【図３】図３は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、図１におけるＬＵＴ３−２の入出力特性の一例を示す図である。
【図５】図５は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００３６】
実施の形態１．
【００３７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像処理装置は、フィルターサイズが３×３であるバイラテラルフィルターの演算を行う。
【００３８】
図１において、ラインメモリー１−１〜１−３は、縦列に接続され、画像データ（入力データ）を１ラインずつ順次記憶するメモリーである。ラインメモリー１−２に第ｉ番目のラインが記憶されているとき、ラインメモリー１−１には第（ｉ＋１）番目のラインが記憶され、ラインメモリー１−３には第（ｉ−１）番目のラインが記憶されている。
【００３９】
演算回路２は、注目画素の画素値ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素の画素値ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）との差分絶対値｜ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）｜を演算する。
【００４０】
ルックアップテーブル（以下、ＬＵＴという）３−１，３−２は、上述の差分絶対値に対応するバイラテラルフィルターにおける指数関数部の値を有する。この指数関数部は、式（４）における式（５）に示す部分である。
【００４１】
【数５】
【００４２】
注目画素からの距離が同一である近傍画素について、１つのＬＵＴ３−ｉが割り当てられている。図２は、フィルターサイズ３×３の場合の近傍画素と近傍画素についての指数関数部の値の特定に使用するＬＵＴ３−ｉとの関係を示す図である。図２に示すように、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ＋１，ｊ）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ−１，ｊ）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ，ｊ＋１）との距離、および注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ，ｊ−１）との距離は同一の距離（第１の距離）であり、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ−１，ｊ＋１）との距離、注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）との距離、および注目画素ｆ（ｉ，ｊ）と近傍画素ｆ（ｉ−１，ｊ−１）との距離は同一の距離（第２の距離）であり、第１の距離と第２の距離とは異なる。そして、注目画素から第１の距離にある近傍画素についての指数関数部の値は、ＬＵＴ３−１により得られ、注目画素から第２の距離にある近傍画素についての指数関数部の値は、ＬＵＴ３−２により得られる。
【００４３】
画素値が０〜２５５の範囲のいずれかの値である場合、差分絶対値｜ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）｜も、０〜２５５の範囲のいずれかの値となる。このため、実施の形態１では、各ＬＵＴ３−ｉは、０〜２５５の範囲の各入力値（整数値）に対応する出力値を有する。
【００４４】
このように、画像データの値は整数値であり、差分絶対値も所定の範囲の整数値となるため、式（５）に示す入出力関係は、ＬＵＴ３−１，３−２で実現可能である。特に、注目画素からの距離が同一である近傍画素については（ｍ２＋ｎ２）が同一となり、式（５）は同一の式となるため、注目画素からの距離が同一である近傍画素について１つのＬＵＴ３−ｉが割り当てられている。
【００４５】
演算回路４は、式（４）に従って、ＬＵＴ３−１，３−２による指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００４６】
制御回路５は、演算回路２，４に対して注目画素を順番に指定する回路である。つまり、演算回路２，４は、制御回路５により指定された注目画素およびその近傍画素の値をラインメモリー１−１〜１−３から読み出し、それらの値とＬＵＴ３−１，３−２の出力値からバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００４７】
次に、上記画像処理装置の動作について説明する。
【００４８】
制御回路５により注目画素（ｉ，ｊ）を指定されると、演算回路２は、注目画素（ｉ，ｊ）の画素値ｆ（ｉ，ｊ）をラインメモリー１−２から読み出してレジスター等で保持し、次に８個の近傍画素の画素値ｆ（ｉ−１，ｊ＋１），ｆ（ｉ，ｊ＋１），ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１），ｆ（ｉ−１，ｊ），ｆ（ｉ＋１，ｊ），ｆ（ｉ−１，ｊ−１），ｆ（ｉ，ｊ−１），ｆ（ｉ＋１，ｊ−１）をラインメモリー１−１〜１−３から順次読み出して、各近傍画素についての差分絶対値を演算する。
【００４９】
演算回路２は、近傍画素（ｉ，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ，ｊ−１）についての差分絶対値をＬＵＴ３−１に順次入力し、演算回路４は、近傍画素（ｉ，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ，ｊ−１）についての指数関数部の値をＬＵＴ３−１から順次取得する。また、演算回路２は、近傍画素（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１）についての差分絶対値をＬＵＴ３−２に順次入力し、演算回路４は、近傍画素（ｉ−１，ｊ＋１），（ｉ＋１，ｊ＋１），（ｉ−１，ｊ−１），（ｉ＋１，ｊ−１）についての指数関数部の値をＬＵＴ３−２から順次取得する。
【００５０】
演算回路４は、式（４）の分母の値を、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値から演算し、近傍画素の画素値をラインメモリー１−１〜１−３から読み出し、式（４）の分子の値を、近傍画素の画素値とＬＵＴ３−１，３−２の出力値とから演算し、式（４）の分母および分子の値から式（４）の値を演算する。なお、ｍ＝ｎ＝０の場合、式（５）の値は１であるので、演算回路４は、式（４）の分母および分子の演算において、ｍ＝ｎ＝０については式（５）の値を、ＬＵＴ３−１，３−２を使用せずに１とする。
【００５１】
演算回路４は、その式（４）の値を、フィルタリング後の注目画素の画素値ｇ（ｉ，ｊ）として出力する。
【００５２】
以上のように、上記実施の形態１によれば、ＬＵＴ３−１，３−２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、演算回路２は、注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値を演算し、演算回路４は、その差分絶対値についての、ＬＵＴ３−１，３−２による指数関数部の値に基づいてバイラテラルフィルターによるフィルタリング後の注目画素の画素値を演算する。
【００５３】
これにより、指数関数部の値を変換テーブルで得るため、演算回路２，４での演算が四則演算のみとなり、比較的小さい回路規模でハードウェア処理によりバイラテラルフィルターの演算を行うことができる。
【００５４】
また、上記実施の形態１によれば、注目画素からの距離が同一である近傍画素について、１つのＬＵＴ３−ｉが割り当てられている。これにより、ＬＵＴ３−１，３−２の数が最小限とされ、回路規模がより小さくなる。
【００５５】
実施の形態２．
【００５６】
本発明の実施の形態２では、ＬＵＴ３−１，３−２は、バイラテラルフィルターの分散σｒ２の値に応じた範囲の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、その範囲外の差分絶対値については、指数関数部の値をゼロとして、フィルタリング後の注目画素の画素値が計算される。
【００５７】
なお、実施の形態２に係る画像処理装置の構成は、実施の形態１（図１）のものとほぼ同一であるので、その説明を省略する。ただし、ＬＵＴ３−１，３−２と演算回路２，４は、以下のように構成される。
【００５８】
図３は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の一例を示す図である（入力値は差分絶対値であり出力値は指数関数部の値である）。図３に示す入出力特性は、σｄを１０に固定し、σｒを１０から５０まで変化させたものである。図４は、図１におけるＬＵＴ３−２の入出力特性の一例を示す図である。図４に示す入出力特性は、σｄを１０に固定し、σｒを１０から５０まで変化させたものである。
【００５９】
図３および図４に示すように、σｒの値が小さい場合、入力値が大きくなると、出力値が急峻にゼロに収束していく。例えば、図３に示す入出力特性では、σｒが１５以下である場合、入力値（差分絶対値）が６４以上であれば、出力値はほぼゼロとなる。
【００６０】
また、図５は、図１におけるＬＵＴ３−１の入出力特性の別の例を示す図である。図５に示す入出力特性は、σｒを３５に固定し、σｄを１，３，４，１７と変化させたものである。図５に示すように、σｄを１，３，４，１７と変化させても、ほぼ同一の入力値（図５では１２８）付近で、出力値がゼロに収束していく。
【００６１】
したがって、実施の形態２では、バイラテラルフィルターの分散σｒ２の値に応じて、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値がゼロとならない範囲についてのみ、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。つまり、その範囲外の差分絶対値に対応する指数関数部の値はすべてゼロとする。
【００６２】
例えば、標準偏差σｒが１５以下である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値が０から６３までの範囲（つまり、全範囲０〜２５５の一部）についてのみ、指数関数部の値を有し、演算回路２は、差分絶対値が６３以下である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２にその差分絶対値を入力して、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値を演算回路４に取得させ、差分絶対値が６４以上である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値の代わりにゼロを演算回路４に供給する。
【００６３】
以上のように、上記実施の形態２によれば、ＬＵＴ３−１，３−２は、バイラテラルフィルターの分散の値に応じた範囲の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。
【００６４】
これにより、指数関数部の値がほぼ一定となる範囲についての差分絶対値に対応する指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００６５】
実施の形態３．
【００６６】
本発明の実施の形態３では、実施の形態１または実施の形態２に係る画像処理装置において、ＬＵＴ３−１，３−２は、所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。
【００６７】
図３〜図５において、入出力特性がほぼ線形とみなせる区間においては、所定の間隔（例えば間隔が２または３）ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。例えば間隔が２である場合、ＬＵＴ３−１，３−２の回路規模は間隔が１の場合（実施の形態１，２）の半分となる。
【００６８】
演算回路２は、演算した差分絶対値についてＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値があるときには、演算した差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させる。
【００６９】
一方、演算回路２は、演算した差分絶対値についてＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がないときには、演算した差分絶対値の近傍であって、ＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がある１または複数の差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させ、その指数関数部の値から、演算した差分絶対値に対応する指数関数部の値を補間させる。
【００７０】
例えば、標準偏差σｒが１５より大きく３５以下である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値が０から１２７までという一部範囲についての指数関数部の値を間隔２ごとに有する。つまり、ＬＵＴ３−１，３−２は、０，２，４，６，・・・，１２６の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。そして、この場合、演算回路２は、差分絶対値が０，２，４，６，・・・，１２６のいずれかであるときには、ＬＵＴ３−１，３−２にその差分絶対値を入力して、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値を演算回路４に取得させ、差分絶対値が０，２，４，６，・・・，１２６のいずれでもないときには、その差分絶対値の近傍であって、ＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がある１または複数の差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させ、その指数関数部の値から、その差分絶対値に対応する指数関数部の値を補間させる。また、演算回路２は、その差分絶対値が１２８以上である場合には、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値の代わりにゼロを演算回路４に供給する。
【００７１】
また、例えば、標準偏差σｒが３５より大きい場合には、ＬＵＴ３−１，３−２は、差分絶対値が０から２５５までの全範囲についての指数関数部の値を間隔３ごとに有する。つまり、ＬＵＴ３−１，３−２は、０，３，６，９，・・・，２５５の差分絶対値に対応する指数関数部の値を有する。そして、この場合、演算回路２は、差分絶対値が０，３，６，９，・・・，２５５のいずれかであるときには、ＬＵＴ３−１，３−２にその差分絶対値を入力して、ＬＵＴ３−１，３−２の出力値を演算回路４に取得させ、差分絶対値が０，３，６，９，・・・，２５５のいずれでもないときには、その差分絶対値の近傍であって、ＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がある１または複数の差分絶対値をＬＵＴ３−１，３−２に入力し、その差分絶対値に対する指数関数部の値を演算回路４に取得させ、その指数関数部の値から、その差分絶対値に対応する指数関数部の値を補間させる。
【００７２】
以上のように、上記実施の形態３によれば、ＬＵＴ３−１，３−２は、所定の間隔ごとの差分絶対値に対応する指数関数部の値を有し、演算回路２により演算された差分絶対値についてＬＵＴ３−１，３−２において対応する指数関数部の値がないときには、補間により指数関数の値が高速に演算される。
【００７３】
これにより、補間可能な指数関数部の値を含めないことで変換テーブルのサイズが小さくなり、回路規模がより小さくなる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記実施の形態に係る画像処理装置を、スキャナー、複写機、複合機などの画像形成装置に内蔵し、画像処理装置により画像データをバイラテラルフィルターでフィルタリングし、フィルタリングした後の画像データに基づき印刷などを行うようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態ではフィルターサイズが３×３であるが、その代わりに、５×５またはそれ以上のフィルターサイズとしてもよい。例えば、５×５のフィルターサイズの場合、ラインメモリーを５本にし、ＬＵＴを５つ設ければよい。
【００７７】
また、上記実施の形態において、演算回路２を、注目画素と近傍画素との距離の数だけ設け、並列処理するようにしてもよい。例えば、上記実施の形態の場合（フィルターサイズ３×３の場合）、注目画素と近傍画素との距離の数は２となり、２つの演算回路２が設けられ、一方が、ＬＵＴ３−１に対応する近傍画素についての演算（差分絶対値の計算）を行い、他方が、ＬＵＴ３−２に対応する近傍画素についての演算（差分絶対値の計算）を行う。
【００７８】
また、上記実施の形態において、ＬＵＴ３−１，３−２をそれぞれ複数（例えば２つずつ、計４つ）設け、注目画素から同一距離の近傍画素についての指数関数部分の値を並列に出力させるようにしてもよい。これにより、より高速に、バイラテラルフィルターの演算を行うことができる。
【００７９】
また、上記実施の形態において、次の式（５ｂ）の指数関数部をＬＵＴとし、式（５ａ）の部分を予め計算して得られる定数とし、演算回路４で、そのＬＵＴの出力とその定数とを乗算して、フィルタリング後の画像データを演算するようにしてもよい。
【００８０】
【数６】
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、例えば、画像形成装置における画像データのフィルタリングに適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
２ 演算回路（第１演算回路の一例）
３−１，３−２ ＬＵＴ（変換テーブルの一例）
４ 演算回路（第２演算回路の一例）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データをバイラテラルフィルターでフィルタリングする画像処理装置において、
注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応する前記バイラテラルフィルターにおける指数関数部の値を有する変換テーブルと、
前記注目画素の画素値についての前記差分絶対値を演算する第１演算回路と、
前記変換テーブルにおける前記第１演算回路による前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値に基づいて前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算する第２演算回路と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記注目画素からの距離が同一である複数の前記近傍画素について、１つの前記変換テーブルが割り当てられていることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記変換テーブルは、前記バイラテラルフィルターの分散の値に応じた範囲の前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第２演算回路は、前記差分絶対値が前記範囲内である場合には、前記変換テーブルによる前記指数関数部の値に基づいて前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算し、前記差分絶対値が前記範囲外である場合には、前記指数関数部の値をゼロとして前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記変換テーブルは、前記範囲内で所定の間隔ごとの前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値を有し、
前記第２演算回路は、前記差分絶対値が前記範囲内である場合、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値がないときには、補間により得られる前記指数関数部の値を使用して、前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算し、前記差分絶対値が前記範囲外である場合には、前記指数関数部の値をゼロとして前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算すること、
を特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記変換テーブルは、所定の間隔ごとの前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値を有し、
前記第２演算回路は、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値がないときには、補間により得られる前記指数関数部の値を使用して、前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算すること、
を特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
画像データをバイラテラルフィルターでフィルタリングする画像処理装置において、
注目画素の画素値と近傍画素の画素値との差分絶対値に対応する前記バイラテラルフィルターにおける指数関数部の値を有する変換テーブルと、
前記注目画素の画素値についての前記差分絶対値を演算する第１演算回路と、
前記変換テーブルにおける前記第１演算回路による前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値に基づいて前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算する第２演算回路と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記注目画素からの距離が同一である複数の前記近傍画素について、１つの前記変換テーブルが割り当てられていることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記変換テーブルは、前記バイラテラルフィルターの分散の値に応じた範囲の前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第２演算回路は、前記差分絶対値が前記範囲内である場合には、前記変換テーブルによる前記指数関数部の値に基づいて前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算し、前記差分絶対値が前記範囲外である場合には、前記指数関数部の値をゼロとして前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記変換テーブルは、前記範囲内で所定の間隔ごとの前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値を有し、
前記第２演算回路は、前記差分絶対値が前記範囲内である場合、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値がないときには、補間により得られる前記指数関数部の値を使用して、前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算し、前記差分絶対値が前記範囲外である場合には、前記指数関数部の値をゼロとして前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算すること、
を特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記変換テーブルは、所定の間隔ごとの前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値を有し、
前記第２演算回路は、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値があるときには、その指数関数部の値を使用し、前記変換テーブルにおいて前記差分絶対値に対応する前記指数関数部の値がないときには、補間により得られる前記指数関数部の値を使用して、前記バイラテラルフィルターによるフィルタリング後の前記注目画素の画素値を演算すること、
を特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２６３９９（Ｐ２０１２−２２６３９９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０５２５（Ｐ２０１１−９０５２５）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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