MATLABを用いた​動画ファイルのノイズ​除去・シャープ化につ​いて

お世話になります。

撮影した動画のノイズを除去し、シャープ化する方法を調べているのですが、適した方法を見つけることができません。SimlinkではなくMATLABを使用したいと考えています。

これまでに見つけた方法はMATLABではなくSimLinkのものだけでした。↓

https://jp.mathworks.com/help/vision/ug/noise-removal-and-image-sharpening-hdl.html

ノイズ除去に関しては、画像に対する、SimlinkではなくMATLABを使っての方法があるようですが、私が求めているのは動画に対するものです。↓

https://jp.mathworks.com/help/images/noise-removal.html

MATLABを利用してノイズの除去・シャープ化を行う方法をどなたかご教示いただけないでしょうか？

よろしくお願いいたします。

[Atsushi Ueno]

>MATLABを利用してノイズの除去・シャープ化を行う方法

下記を別々に切り分けて考えると良いと思います。

1. 動画ファイルのフレームを1枚ずつ画像処理する方法
2. 画像処理（ノイズの除去）
3. 画像処理（シャープ化）

[Noruji Muto]

ありがとうございます。

ひとまずその3つの手順に分けてみようかと思います。

やりかたを調べてみますね。

[Kenta]

こんにちは、@Atsushi Ueno さまに整理頂いた手順で、３にあたるところですが、（単眼）超解像と捉えるのであれば、こちらのような深層学習を用いた方法も考えられます。

「シャープ」にするには、エッジフィルターのような方法も考えられますし、目的に応じて選択いただければと思います。

Answer 1

[Atsushi Ueno]

その１：>MATLABを利用してノイズの除去を行う方法

ごま塩ノイズ - Wikipedia >この種類のノイズの効果的なノイズ除去方法は、メディアンフィルターまたはモルフォロジーフィルターである。 ソルトノイズまたはペッパーノイズのいずれか（両方ではない）を低減するには、逆調和平均フィルターが効果的である。

I = imread('eight.tif');
%% ごま塩ノイズ付加
% I = imnoise(I,'salt & pepper',0.02); % ⇒Image Processing Toolbox要
for index = 1:1000
    I(randi(size(I,1)),randi(size(I,2)),:) = 255*(randi(2)-1); % ごま塩ノイズ付加(MATLABでOK)
end
%% 平均化フィルタ
% Kaverage = filter2(fspecial('average',3),Img)/255; % ⇒Image Processing Toolbox要
hsize = [3,3]; H = ones(hsize(1),hsize(2))/(hsize(1)*hsize(2));
Kaverage = uint8(conv2(I,H,'same')); % 平均化フィルタ適用(MATLABでOK)
%% メディアンフィルタ
% Kmedian = medfilt2(I); % ⇒Image Processing Toolbox要
Kmedian = I; % 端っこは元画像のまま（ちょっとｲﾝﾁｷ）
for y = 2:size(I,1)-1 % メディアンフィルタ適用(MATLABでOK)
for x = 2:size(I,2)-1
    Kmedian(y,x) = median(I(y-1:y+1,x-1:x+1),'all');
end
end
% 左から：ごま塩ノイズ付加画像, 平均化フィルタ適用結果, メディアンフィルタ適用結果
montage({I,Kaverage,Kmedian}, 'Size', [1 3]);

その２：>MATLABを利用してシャープ化を行う方法

Unsharp masking - Wikipedia

I = imread('eight.tif');
%% 平均化(ぼかし)フィルタ
% Kaverage = filter2(fspecial('average',3),Img)/255; % ⇒Image Processing Toolbox要
hsize = [3,3]; H = ones(hsize(1),hsize(2))/(hsize(1)*hsize(2));
Bokasi = uint8(conv2(I,H,'same')); % 平均化フィルタ適用(MATLABでOK)
%% シャープ化フィルタ
S = [0 -1 0; -1 5 -1; 0 -1 0];
Sharp = uint8(conv2(Bokasi,S,'same')); % ぼかし画像にシャープ化フィルタ適用(MATLABでOK)
% 左から：元画像, ぼかし画像, ぼかし画像のシャープ化画像
montage({I,Bokasi,Sharp}, 'Size', [1 3]);

その３：動画ファイルのフレームを1枚ずつ画像処理する方法

ビデオ ファイルの読み取り - MATLAB & Simulink - MathWorks 日本

上記を参考に、その２のぼかしフィルタ(カラー画像対応版)を適用しました。

hsize = [1,20]; % その2よりも横方向のみ強くぼかす
H = ones(hsize(1),hsize(2))/(hsize(1)*hsize(2)); % 平均化(ぼかし)フィルタ
vidObj = VideoReader('xylophone.mp4'); % ビデオファイルを読み取り
while hasFrame(vidObj) % 次のビデオフレームがあったら
    vidFrame = readFrame(vidObj); % 次のビデオフレームを読み取り
    R = uint8(conv2(vidFrame(:,:,1),H,'same')); % 平均化フィルタ適用(MATLABでOK)
    G = uint8(conv2(vidFrame(:,:,2),H,'same'));
    B = uint8(conv2(vidFrame(:,:,3),H,'same'));
    vidFrame = cat(3,R,G,B); % RGB別にぼかした画像を元通りにくっ付ける
    imshow(vidFrame); % 表示
    pause(1/vidObj.FrameRate); % フレームレート分停止する
end

[Noruji Muto]

詳細にご回答いただきましてありがとうございます。

ご教示頂いた方法を試してみようと思います。