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画質改善ソフトウェア

画像ノイズ低減から得られたノウハウを画像処理技術の基本に、
さまざまな分野へ応用。

X線検査装置で培った技術の、新たな可能性を見つけよう

あるソフトウェア開発チームが、業務で取り組んでいたもの。それは、東芝の工業用X線検査装置に搭載される、画質改善用ソフトウェアでした。求められるのは、偽像の発生を抑えながら、ノイズを除去し、画像を鮮明にすること。このニーズに応えるため、常に画質改善ソフトウェアのブラッシュアップに努め、短期間で高い評価を獲得してきました。
そして、あるビジネスショーに出展したとき、そのソフトウェア技術に、ドライブレコーダーや監視カメラを開発しているお客様から、関心が寄せられたのです。簡単な情報交換でしたが、そのとき、「X線検査装置で培った画像処理ソフトウェア技術が、より広い分野で応用できるかもしれない」と感じたことから、社内で独自の研究開発がスタートしました。

セキュリティなどの領域でも、求められていた処理技術

映像・画像をキレイに見せることに主眼を置いた画質改善ソフトウェアは、世の中にたくさんあります。例えば、記念写真なら、逆光で撮影されていても、恣意的な加工で、プロのカメラマンが撮影したような画質に改善するソフトウェアが、数多く登場しています。
ところが、ドライブレコーダーや監視カメラなどのセキュリティ関連をはじめ、医療、研究目的で撮影される映像や写真となると、話は違います。内容を確認しやすくするためでも、恣意的なソフトウェア加工は一切受け入れられません。画質を鮮明にした影響で、偽像が発生してしまうのもNG。現象を誤って捉えてしまう危険があるためです。まさに、X線装置向けのソフトウェアで実現したことが、求められていたわけです。

オリジナルの発想で、画期的な「画像ノイズ低減方法」を確立

ところが、X線装置向けで培ったソフトウェア技術をそのまま応用しても、めざす結果を得ることはできませんでした。長く続いた、試行錯誤の連続。そうしたなか、一筋の光明が見えたのは、チームリーダーが以前、光ピックアップの光学設計に取り組んでいるときに習得した技術でした。
東芝デベロップメントエンジニアリングの特長は、東芝グループのエンジニアリング会社として、さまざまな製品化に携わり、幅広い技術を社内に蓄積していること。その応用が、新たな可能性を生み出すエネルギーになっているのです。今回も、一人のエンジニアが身に付けていた技術知識を応用し、オリジナルの発想を展開することで、映像・画像の鮮明度を損なわず、偽像の発生を抑え、ノイズを除去する画質改善ソフトウェア技術を確立。「画像ノイズ低減方法」として、多数の特許申請を行うまでの成果をあげることにつながりました。

画像ノイズ低減方法

画質を定量的に表すことで、最適な処理方法を決定

研究開発では、画像ノイズを除去する手法の確立に取り組みましたが、その根底にあったのは画質を定量的に表す技術であり、その後に取り組んだ業務の中でも生かしてきました。レンズや照明の使い方だけでも画質は大きく変わります。また、2次元カメラだけでなく、3Dスキャナーを使ったり、ホログラムを使ったりすることもあります。いずれの場合にも共通して言えることは、画質を定量的に把握し、適切な処理を施すことが重要だということです。研究開発では、自己相関関数を用いることで恣意的な加工の有無を検出しました。これ以外にも、画質を現す指標はたくさんあり、SD(標準偏差)、NMSE(2乗平均誤差)、MTF(解像度の尺度)、エントロピー(階調のばらつき具合を現わす尺度)などがあります。対象や目的によってこれらを適切に使い分ける必要があり、画質を定量的に表し、それをもとに処理方法を決めるという手法こそが、この研究開発で得られた重要なことです。

さまざまな分野への応用

最近取り組んでいる業務の中で、一風変わったものがあります。人の爪を3Dスキャナーで撮影して、そのデータをもとにその人に合った付け爪を作るというものです。3Dスキャナーは精細に撮影しようとすると、ノイズが多くなることがあります。しかも、人によってノイズの出方もかなり異なることが分かっています。そこで、スキャンしたデータから、その爪固有の緩やかなカーブを再現し、それ以外の成分はカットするという技術を構築しました。このようにわたしたちは、研究開発で得た経験とノウハウを、さまざまな分野で生かしていきます。

さまざまな分野への応用
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