情報システム工学科
3年後期 自主課題研究 メディアンフィルタを用いた雑音除去
名列番号 073 番 寺尾康宏 １ ． は じ め に
画 像 処 理 に は 、 画 像 か ら 特 定 の 領 域 を 取 り 出 す 閾 値 処 理 や エ ッ ジ 検 出 な ど が あ る 。 こ れ ら の 基 本 技 術 を 応 用 す る こ と に よ り 、 医 療 に お け る レ ン ト ゲ ン 写 真 の 解 析 、 工 業 に お け る 部 品 の 自 動 認 識 、 そ し て セ キ ュ リ テ ィ 分 野 に お け る 顔 認 証 な ど の シ ス テ ム が 実 現 可 能 に な る 。 し か し 、 高 精 度 の 画 像 処 理 を 行 う に は 、 画 像 内 の 不 必 要 な 成 分 で あ る 雑 音 を 取 り 除 く 必 要 が あ る 。 本 研 究 で は そ の 雑 音 を 取 り 除 く 、 雑 音 除 去 の １ 手 法 で あ る メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ を 取 り 扱 う 。
２ ． メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ
メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ と は 、 処 理 点 と そ の 近 傍 領 域 の 信 号 を 信 号 値 の 大 き い 方 か ら 順 に 並 び 替 え た と き の 中 央 値 （ メ デ ィ ア ン ） を 出 力 す る フ ィ ル タ で あ る 。 そ の た め 、 メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ で は 信 号 が 急 に 変 化 す る 部 分 を 劣 化 さ せ ず に イ ン パ ル ス 性 雑 音 を 除 去 し 、 エ ッ ジ 信 号 を 保 存 す る こ と が で き る 。 本 研 究 で は 、 処 理 の 仕 方 に よ り 、 メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ を 3 種 類 の 方 法 に 分 類 し 適 用 し た 。
２ ． １ フ レ ー ム 内 処 理
フ レ ー ム 内 処 理 は 、 ２ 次 元 信 号 d(x,y)に 対 し て フ ィ ル タ 処 理 を 行 う と き は 、 入 力 信 号 d(x-Ｍ,y- Ｍ),…,d(x,y) ,…,d(x+Ｍ,y+Ｍ)に 対 し て 、信 号 を 大 き い 順 に 並 び 換 え 、そ の と き の 中 央 値 を 出 力 す る 。
２ ． ２ フ レ ー ム 間 処 理
フ レ ー ム 間 処 理 は 、3 次 元 信 号 d(x,y,t)に 対 し て フ ィ ル タ 処 理 を 行 う と き は 、 入 力 信 号 d(x,y,t-M),…,d(x,y,t) ,…,d(x,y,t+M)に 対 し て 、 信 号 を 大 き い 順 に 並 び 替 え 、 そ の と き の 中 央 値 を 出 力 す る 。
２ ． ３ フ レ ー ム 内 ＆ フ レ ー ム 間 処 理
フ レ ー ム 内 ＆ フ レ ー ム 間 処 理 は 、 3 次 元 信 号 d(x,y,t)に 対 し て フ ィ ル タ 処 理 を 行 う と き は 、入 力 信 号 d(x-M,y-M,t-M),…,d(x,y,t),…,d(x+M,y+M, t+M)に 対 し て 、信 号 を 大 き い 順 に 並 び 替 え 、そ の と き の 中 央 値 を 出 力 す る 。
３ ． 実 験 結 果
図 1 雑 音 付 加 画 像 （ イ ン パ ル ス 雑 音 ）
図 2 フ ィ ル タ 結 果 （ フ レ ー ム 内 処 理 ）
イ ン パ ル ス 雑 音 の 除 去 に 関 し て は 、 処 理 方 法 に よ ら ず 、 フ ィ ル タ 窓 内 の サ ン プ ル 数 に の み 雑 音 除 去 性 能 が 依 存 す る こ と が 分 か っ た 。
ガ ウ ス 雑 音 の 除 去 に 関 し て は 、 フ レ ー ム 内 ＆ フ レ ー ム 間 処 理 が 最 も 性 能 が 良 か っ た 。
４ ． 考 察
本 研 究 で は 、 画 像 の 評 価 方 法 と し て 、 雑 音 量 ま た は PSNR 値 を 用 い て 定 量 的 に 評 価 を 行 っ た 。し か し 、 こ の 方 法 で は 雑 音 除 去 性 能 は 分 か る が 、 メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ の 欠 点 で あ る 画 像 の ぼ け ま で 評 価 す る こ と が で き な い 。そ の た め 今 後 の 課 題 と し て 、 画 像 の ぼ け も 考 慮 し て フ ィ ル タ の 性 能 を 評 価 す る こ と を 考 え て い る 。
参 考 文 献
[1] 田 村 秀 行 ，” コ ン ピ ュ ー タ 画 像 処 理 ” ，オ ー ム 社 ， 2002.
