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公開番号2025007605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109125
出願日2023-07-03
発明の名称雑音除去装置及び雑音除去方法
出願人国立大学法人宇都宮大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G06T 5/70 20240101AFI20250109BHJP(計算;計数)
要約【課題】信号の劣化を抑制しつつ、雑音の除去性能を向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】雑音除去装置10は、入力信号を取得する入力部11と、高周波域を減衰させる第1フィルタ、及び入力信号を用いて、第1信号を生成する第1処理部12と、雑音を除去する雑音除去フィルタを第1信号に適用し、第2信号を生成する第2処理部13と、高周波域を強調させる第2フィルタ、及び第2信号を用いて、第3信号を生成する第3処理部14と、第3信号を出力する出力部15と、を備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
入力信号を取得する入力部と、
高周波域を減衰させる第１フィルタ、及び前記入力信号を用いて、第１信号を生成する第１処理部と、
雑音を除去する雑音除去フィルタを前記第１信号に適用し、第２信号を生成する第２処理部と、
前記高周波域を強調させる第２フィルタ、及び前記第２信号を用いて、第３信号を生成する第３処理部と、
前記第３信号を出力する出力部と、を備える、
雑音除去装置。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記第２フィルタは、前記第１フィルタの入力信号に対する出力信号の振幅比の逆数の周波数特性を有する、請求項１に記載の雑音除去装置。
【請求項３】
前記第１処理部は、前記入力信号をフーリエ変換し、フーリエ変換空間において前記第１フィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うことによって、前記第１信号を生成し、
前記第３処理部は、前記第２信号をフーリエ変換し、フーリエ変換空間において前記第２フィルタを適用し、逆フーリエ変換を行うことによって、前記第３信号を生成する、
請求項１に記載の雑音除去装置。
【請求項４】
前記雑音除去フィルタは、雑音を含まない複数の信号データである第１データセットと、前記第１データセットに対応し、雑音量が不均一な複数の信号データである第２データセットとを用いて、深層学習によって生成された深層学習モデルである、請求項１に記載の雑音除去装置。
【請求項５】
入力信号を取得するステップと、
高周波域を減衰させる第１フィルタ、及び前記入力信号を用いて、第１信号を生成するステップと、
雑音を除去する雑音除去フィルタを前記第１信号に適用し、第２信号を生成するステップと、
前記高周波域を強調させる第２フィルタ、及び前記第２信号を用いて、第３信号を生成するステップと、
前記第３信号を出力するステップと、を備える、
雑音除去方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、雑音除去装置及び雑音除去方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
画像等の信号から雑音を除去する技術が知られている。例えば画像から雑音を除去する際、画像の構造が平滑化されるため、画像の劣化が起こり得る。具体的には、雑音除去処理では、画像内の雑音以外の構造部分のエッジが丸くなり、溝が埋まり、鮮鋭さが失われる傾向がある。換言すると、雑音除去処理は、雑音だけでなく画像内の構造部分を削り取ってしまう。
【０００３】
特許文献１には、画像の解像度の低下を抑制しつつ、雑音除去を行う技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、劣化を平滑化画像と鮮鋭化画像とを混合する混合比率を制御し、混合画像を出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第４７５５０８７号公報
【非特許文献】
【０００５】
Zhang K, Zuo W, Chen Y, Meng D, Zhang L. Beyond a Gaussian Denoiser:Residual Learning of Deep CNN for Image Denoising. IEEE Transactions on ImageProcessing 2017; 26:3142-3155.
Wang Z, Bovik AC, Sheikh HR, Simoncelli EP. Image qualityassessment: from error visibility to structural similarity. IEEE Transactionson Image Processing 2004; 13:600-612.
Dabov K, Foi A, Katkovnik V, et al. Image denoising by sparse 3-D transform-domaincollaborative filtering. IEEE Trans Image Process 2007; 16:2080-2095.
Gu S, Xie Q, Meng D, et al. Weighted nuclear norm minimization andits applications to low level vision. Int J Comput Vis 2017; 121:183-208.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
信号の劣化の抑制、及び雑音の除去性能のさらなる向上が求められている。本開示は、信号の劣化を抑制しつつ、雑音の除去性能を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面に係る雑音除去装置は、入力信号を取得する入力部と、高周波域を減衰させる第１フィルタ、及び入力信号を用いて、第１信号を生成する第１処理部と、雑音を除去する雑音除去フィルタを第１信号に適用し、第２信号を生成する第２処理部と、高周波域を強調させる第２フィルタ、及び第２信号を用いて、第３信号を生成する第３処理部と、第３信号を出力する出力部と、を備える。
【０００８】
本開示の一側面に係る雑音除去方法は、入力信号を取得するステップと、高周波域を減衰させる第１フィルタ、及び入力信号を用いて、第１信号を生成するステップと、雑音を除去する雑音除去フィルタを第１信号に適用し、第２信号を生成するステップと、高周波域を強調させる第２フィルタ、及び第２信号を用いて、第３信号を生成するステップと、第３信号を出力するステップと、を備える。
【０００９】
本開示の雑音除去装置及び雑音除去方法では、取得された入力信号に対し、第１フィルタが適用されて第１信号が生成される。第１信号では、高周波域の雑音量が減少することにより信号上の雑音が減少する。第１信号に対し、雑音除去フィルタが適用されて第２信号が生成される。雑音除去では、一般に雑音量が多いほど雑音除去の効果が大きくなるとともに、信号の劣化程度も大きくなる。本開示では、第１信号において高周波域の雑音量が減少することにより信号上の雑音が低下しているため、雑音除去フィルタによる雑音除去の効果が小さくなる。これにより、雑音除去処理に起因する信号の劣化が抑制される。また、既にエッジの先鋭度が低下した第１信号に雑音除去処理を適用するため、雑音除去処理に起因するエッジの先鋭度低下の度合いが軽減される。そして、第２信号に対し、第２フィルタが適用されて第３信号が生成され、出力される。第３信号では、信号のエッジが回復する。これらの結果、信号の劣化を抑制しつつ、雑音の除去性能を向上させることができる。
【００１０】
第２フィルタは、第１フィルタの入力信号に対する出力信号の振幅比の逆数の周波数特性を有してもよい。この場合、第１フィルタと第２フィルタとが逆の周波数特性を有する。すなわち、第１信号の生成時に第１フィルタによって減衰した高周波域が、第２フィルタによって精度よく復元される。
（【００１１】以降は省略されています）

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