HINTERGRUND
DER ERFINDUNGBACKGROUND
THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die
Erfindung betrifft die Verarbeitung zur Bildung mehrerer Unschärfebildsignale
mit unterschiedlichen Frequenzkennlinien aus einem Bildsignal.The
The invention relates to the processing for forming a plurality of blur image signals
with different frequency characteristics from an image signal.
Beschreibung
des Standes der Technikdescription
of the prior art
Methoden
zum Erhalten eines Bildsignals, welches ein Bild repräsentiert,
zum Durchführen
einer angemessenen Bildverarbeitung mit dem Bildsignal und zum anschließenden Reproduzieren
eines sichtbaren Bilds aus dem verarbeiteten Bildsignal sind bislang
auf verschiedenen Gebieten eingesetzt worden. Beispielsweise wird
bei Verfahren zum Durchführen
derartiger Methoden ein Bild mittels Fourier-Transformation, einer Wavelet-Transformation, einer
Teilbandtransformation oder dergleichen in Mehrfachauflösungsbilder
transformiert, und das das Bild repräsentierende Bildsignal wird
hierdurch in Signale zerlegt, die in mehrere verschiedene Frequenzbänder fallen.
Aus den zerlegten Signalen wird anschließend ein in ein gewünschtes
Frequenzband fallendes Signal einer vorbestimmten Bildverarbeitung
unterzogen.methods
for obtaining an image signal representing an image,
to perform
adequate image processing with the image signal and subsequent reproduction
a visible image from the processed image signal so far
used in various fields. For example
in methods for performing
of such methods an image by means of Fourier transform, a wavelet transform, a
Subband transformation or the like in multi-resolution images
transformed, and the image signal representing image
thereby broken down into signals that fall into several different frequency bands.
From the decomposed signals is then a in a desired
Frequency band falling signal of a predetermined image processing
subjected.
Als
ein derartiges Verfahren wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei
dem ein Originalbild in Mehrfachauflösungsbilder transformiert wird,
wozu ein Unschärfemasken-Filter
wie bei der Methode mittels Wavelet-Transformation verwendet wird,
woraufhin bezüglich
eines ein unscharfes Bild jeder Lösung repräsentierenden Unschärfe-Bildsignals
eine Bildverarbeitung durchgeführt
wird. Das vorgeschlagene Verfahren dient zur Bildverarbeitung von
Strahlungsbilder oder dergleichen.When
Such a method has been proposed in a method
an original image is transformed into multi-resolution images,
including a blur mask filter
as used in the method using wavelet transform,
whereupon
a blur image signal representing a blurred image of each solution
an image processing performed
becomes. The proposed method is used for image processing of
Radiation images or the like.
Die
Anmelderin hat außerdem
ein Verfahren zum Komprimieren eines Dynamikbereichs eines Bilds vorgeschlagen,
bei dem ein Unschärfebildsignal
verwendet wird und der Kontrastpegel von Teilen des Bilds geringer
Bilddichte oder hoher Dichte oder der Kontrastpegel des gesamten
Bildes herabgesetzt wird, so daß die
Differenz zwischen der höchsten
und der niedrigsten Bilddichte in dem Originalbild einen geringen
Wert annehmen kann, das heißt,
damit der Dynamikbereich des Originalbilds schmal wird. Das Verfahren
zum Komprimieren eines Dynamikbereichs eines Bilds ist zum Beispiel
in dem US-Patent 5 454 044 offenbart. Das vorgeschlagene Verfahren
umfaßt
die Schritte des Berechnens eines Unschärfebildsignals Sus aus dem
Originalbildsignal, welches für
das Originalbild steht, und das Verarbeiten des Originalbildsignals
entsprechend der Formel (3) Sproc = Sorg + f(Sus) (3)wobei f(Sus)
eine Funktion ist, deren Wert monoton abnimmt, während der Wert des Unschärfebildsignals
Sus zunimmt.The Applicant has also proposed a method of compressing a dynamic range of an image using a blur image signal and reducing the contrast level of portions of the low-density or high-density image or the contrast levels of the entire image such that the difference between the highest and the lowest lowest image density in the original image may be small, that is, to make the dynamic range of the original image narrow. The method of compressing a dynamic range of an image is disclosed, for example, in U.S. Patent 5,454,044. The proposed method comprises the steps of calculating a blur image signal Sus from the original image signal representing the original image and processing the original image signal according to the formula (3). Sproc = Sorg + f (Sus) (3) where f (Sus) is a function whose value decreases monotonously as the value of the blur image signal Sus increases.
Das
Unschärfebildsignal
Sus läßt sich
durch Ausführen
der Operation gemäß folgender
Formel (2) gewinnen: Sus
= ΣSorg/(M × N) (2) The blur image signal Sus can be obtained by performing the operation according to the following formula (2): Sus = ΣSorg / (M × N) (2)
Und
zwar bezüglich
Bildsignalkomponenten des Originalbildsignals Sorg, welches M × N Bildelemente repräsentiert,
die ein mittleres Bildelement umgeben. Beispielsweise wird jedes
der Bildelemente, die sich in jeder zweiten Reihe und jeder zweiten
Spalte in dem Feld von das Bild darstellenden Bildelementen befindet, als
das mittlere Bildelement hergenommen.And
although regarding
Image signal components of the original image signal Sorg, which represents M × N picture elements,
which surround a middle picture element. For example, each one will
the picture elements, which are in every second row and every second
Column in the box of picture elements representing the picture as
taken the middle picture element.
Das
für das
Unschärfebild
stehende Unschärfebildsignal
Sus, welches sich aus der Unschärfemasken-Verarbeitung
ergibt und eine geringere Auflösung
aufweist als das Originalbild, kann auch durch Verwendung eines
Unschärfemaskenfilters
vorbestimmter Größe und durch
Berechnen des Mittelwerts oder des gewichteten Mittelwerts der Werte
der in dem Unschärfemaskenfilter
gelegenen Bildelemente erhalten werden.The
for the
Blurred
standing blur image signal
Sus, resulting from the blur masks processing
results and a lower resolution
has as the original image, can also by using a
Unsharp mask filter
predetermined size and through
Calculate the mean or weighted average of the values
the one in the blur mask filter
located pixels.
Auf
diese Weise erhält
man ein verarbeitetes Bildsignal Sproc, welches für ein Bild
mit einem Dynamikbereich steht, der schmaler ist als der Dynamikbereich
des Originalbilds. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens läßt sich
sowohl der Dynamikbereich von Bildteilen mit geringen Bilddichtewerten
als auch der Dynamikbereich von Bildteilen mit hohen Bilddichtewerten
passend komprimieren. In solchen Fällen, in denen der Differentialquotient
der Funktion f(Sus) stetig ist, kommt es in dem durch das verarbeitete
Bildsignal Sproc repräsentierten
Bild zu keiner künstlichen
Kontur. Auf diese Weise läßt sich
der Bilddichtebereich des Bilds derart komprimieren, daß die Bildteile,
die einen großen
Bereich der Bilddichte bedecken, verwendet werden können und
dabei eine gute Bildqualität
in dem reproduzierten sichtbaren Bild aufweisen können, während die
Bildqualität
von feinen Bildstrukturen in jedem der Teile mit unterschiedlichen
Bilddichtewerten auf einem guten Wert gehalten werden kann.In this way, a processed image signal Sproc is obtained which represents an image having a dynamic range narrower than the dynamic range of the original image. With the aid of the proposed method, both the dynamic range of image parts having low image density values and the dynamic range of image parts having high image density values can be suitably compressed. In such cases, in which the Differential quotient of the function f (Sus) is continuous, there is no artificial contour in the image represented by the processed image signal Sproc. In this way, the image density range of the image can be compressed so that the image portions covering a large area of the image density can be used and thereby have good image quality in the reproduced visible image, while the image quality of fine image structures in each of the parts can be maintained at a good value with different image density values.
Bei
der oben erläuterten
Bildverarbeitung müssen,
damit das Originalbild mit Hilfe von Unschärfemaskenfiltern in Mehrfachauflösungsbilder
transformiert werden, mehrere Filter unterschiedlicher Größen eingesetzt
werden. Um insbesondere ein Unschärfebild geringer Auflösung zu
erhalten, ist es notwendig, ein Filter mit beträchtlicher Größe einzusetzen.
Wenn allerdings die Filtergröße beträchtlich
wird, wird die Anzahl von für
den Filterungsprozeß durchzuführenden
Operationen sehr groß,
und es wird lange Zeit benötigt,
um die Operationen zur Durchführung
der Unschärfemaskenverarbeitung
vorzunehmen. Darüber
hinaus besteht die Notwendigkeit, einen Speicher großer Kapazität zum Abspeichern
der Information zur Verfügung
zu stellen, welche die mehreren Filter repräsentiert, um die mehreren Unschärfebilder
mit unterschiedlichen Auflösungswerten
zu erhalten. Deshalb läßt sich
die Vorrichtung zum Durchführen
der Verarbeitung nicht klein bauen, die Kosten der Vorrichtung können nicht
niedrig gehalten werden.at
the above explained
Image processing,
thus the original image with the help of blur mask filters in multi-resolution images
be transformed, several filters of different sizes used
become. In particular, a blur image of low resolution too
it is necessary to use a filter of considerable size.
If, however, the filter size considerably
will, the number of for
to perform the filtering process
Operations very big,
and it takes a long time,
to carry out the operations
the blur mask processing
make. About that
in addition, there is a need to store large capacity for storage
the information available
to represent the multiple filters to the multiple blur images
with different resolution values
to obtain. That's why
the device for performing
do not build the processing small, the cost of the device can not
kept low.
In
solchen Fällen,
in denen das Unschärfebildsignal
durch das Unschärfemaskenfilter
gebildet wird, wird in der Zone in der Nähe des Bildrands, wo sich die
Bilddichte abrupt ändert,
das Unschärfebildsignal
von der Bilddichte am Bildrand abträglich beeinflußt. Wenn
daher der oben beschriebene Dynamikbereich-Kompressionsprozeß unter
Verwendung des Unschärfebildsignals
durchgeführt
wird, kommt es zu Problemen wie beispielsweise einem Artefakt, Überschwingen,
Unterschwingen oder zu einer künstlichen
Kontur, demzufolge die Bildqualität des durch die Verarbeitung
gewonnenen Bilds nicht gut ist.In
such cases,
in which the blur image signal
through the blur mask filter
is formed in the zone near the edge of the picture where the
Image density changes abruptly,
the blur image signal
Deteriorated by the image density at the edge of the image. If
Therefore, the above-described dynamic range compression process under
Use of the blur image signal
carried out
will cause problems such as an artifact, overshoot,
Under-swing or become an artificial one
Contour, therefore, the image quality of the processing
picture is not good.
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNGEPIPHANY
THE INVENTION
Ein
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Dynamikbereich-Kompressionsverfahrens,
bei dem ein Dynamikbereich-Kompressionsprozeß bezüglich eines Originalbildsignals
unter Verwendung mehrerer Unschärfebildsignale
durchgeführt
wird, so daß in
einer Zone in der Nähe
eines Bildrands kein Artefakt entsteht.One
The aim of the invention is to provide a dynamic range compression method,
in which a dynamic range compression process with respect to an original image signal
using multiple blur image signals
carried out
will, so that in
a zone nearby
of an image edge no artifact arises.
Die
Erfindung schafft ein Dynamikbereich-Kompressionsverfahren, bei
dem ein Signal für
niederfrequente Komponenten eines Originalbilds auf ein Originalbildsignal,
welches für
das Originalbild steht, addiert wird, um dadurch den Dynamikbereich
des Originalbilds zu komprimieren, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist:
- i) aus dem Originalbildsignal werden
mehrere Unschärfemasken-Bildsignale
erzeugt, die verschiedene Frequenzgänge besitzen,
- ii) aus dem Originalbildsignal und den mehreren Unschärfemasken-Bildsignalen
oder aus den mehreren Unschärfemasken-Bildsignalen
werden mehrere bandbegrenzte Bildsignale gebildet, von denen jedes
eines der Signale repräsentiert,
die in mehrere verschiedene Frequenzbänder des Originalbildsignals
fallen,
- iii) Durchführen
eines Umwandlungsprozesses bezüglich
mindestens eines einzigen bandbegrenzten Bildsignals unter den mehreren
bandbegrenzten Bildsignalen in der Wei se, daß zumindest ein Teil des bandbegrenzten
Bildsignals klein werden kann, wodurch eine Mehrzahl umgewandelter
Bildsignale entsteht,
- iv) Integrieren der mehreren umgewandelten Bildsignale, um ein
Integrationssignal zu erzeugen,
- v) Subtrahieren des Integrationssignals von dem Originalbildsignal,
um dadurch ein Differenzsignal zu erhalten, und
- vi) Umwandeln des Differenzsignals, um dadurch das Signal bezüglich der
niederfrequenten Komponenten des Originalbilds zu gewinnen, welches
Signal auf das Originalbildsignal zu addieren ist.
The invention provides a dynamic range compression method in which a signal for low-frequency components of an original image is added to an original image signal representative of the original image to thereby compress the dynamic range of the original image, the method comprising the steps of: - i) from the original image signal a plurality of unsharp mask image signals are generated, which have different frequency responses,
- ii) from the original image signal and the plurality of unsharp mask image signals or from the plurality of unsharp mask image signals, a plurality of bandlimited image signals each representing one of the signals falling into a plurality of different frequency bands of the original image signal are formed;
- iii) performing a conversion process on at least a single bandlimited image signal among the plurality of bandlimited image signals, in the sense that at least a portion of the bandlimited image signal may become small, thereby producing a plurality of converted image signals,
- iv) integrating the plurality of converted image signals to produce an integration signal,
- v) subtracting the integration signal from the original image signal to thereby obtain a difference signal, and
- vi) converting the difference signal to thereby obtain the signal relating to the low-frequency components of the original image, which signal is to be added to the original image signal.
Die
Erfindung schafft außerdem
eine Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung, in der ein Signal bezüglich niederfrequenter
Komponenten eines Originalbilds auf ein für das Originalbild stehendes
Originalbildsignal addiert wird, und der dynamische Bereich des
Originalbilds hierdurch komprimiert wird, umfassend folgende Merkmale:
- i) eine Unschärfemasken-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung
zum Bilden mehrerer Unschärfemasken-Bildsignale
mit unterschiedlichen Frequenzgängen
aus dem Originalbildsignal,
- ii) eine Bandbeschränktes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung
zum Bilden mehrerer bandbegrenzter Bildsignale, von denen jedes
eines der Signale repräsentiert,
die in mehrere unterschiedliche Frequenzbänder des Originalbildsignals
fallen, aus dem Originalbildsignal und den mehreren Unschärfemasken-Bildsignalen, oder
aus den mehreren Unschärfemasken-Bildsignalen,
- iii) eine Umwandlungseinrichtung zum Durchführen einer Umwandlung zumindest
eines einzigen bandbegrenzten Bildsignals unter den mehreren bandbegrenzten
Bildsigna len in der Weise, daß zumindest
ein Teil des bandbegrenzten Bildsignals klein werden kann, um dadurch
mehrere umgewandelte Bildsignale zu erhalten,
- iv) eine Integrationseinrichtung zum Integrieren der mehreren
umgewandelten Bildsignale, um dadurch ein Integrationssignal zu
gewinnen,
- v) eine Subtrahiereinrichtung zum Subtrahieren des Integrationssignals
von dem Originalbildsignal, um dadurch ein Differenzsignal zu erhalten,
und
- vi) eine Kompressionseinrichtung zum Umwandeln des Differenzsignals,
um dadurch das Signal bezüglich der
niederfrequenten Komponenten des Originalbilds zu erhalten, welches
auf das Originalbildsignal zu addieren ist.
The invention also provides a dynamic range compression device in which a signal relating to low-frequency components of an original image is added to an original image signal for the original image and the dynamic range of the original image is compressed thereby, comprising: - i) unsharp mask image signal generation means for forming a plurality of unsharp mask image signals having different frequency responses from the original image signal,
- ii) a bandlimited image signal generating means for forming a plurality of bandlimited image signals each of which represents one of the signals falling into a plurality of different frequency bands of the original image signal from the original image signal and the plurality of unsharp image signals, or from the plurality of unsharp mask image signals;
- iii) conversion means for performing a conversion of at least a single bandbe bordered image signal among the plurality of band-limited Bildsigna len in such a way that at least a portion of the band-limited image signal can be small, thereby to obtain a plurality of converted image signals,
- iv) integration means for integrating the plurality of converted image signals to thereby obtain an integration signal,
- v) subtracting means for subtracting the integration signal from the original image signal to thereby obtain a difference signal, and
- vi) compression means for converting the difference signal to thereby obtain the signal relating to the low-frequency components of the original image to be added to the original image signal.
Bei
dem Dynamikbereich-Kompressionsverfahren und der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung gemäß der Erfindung
wird der Umwandlungsprozeß bezüglich mindestens
eines einzelnen bandbegrenzten Bildsignals durchgeführt, welches
eines aus mehreren bandbegrenzten Bildsignalen ist, und zwar derart,
daß mindestens
ein Abschnitt oder Teil des bandbegrenzten Bildsignals klein wird.
Hierdurch werden mehrere umgewandelte Bildsignale erhalten. Deren
Absolutwerte werden anschließend
integriert, um das Integrationssignal zu gewinnen. Danach wird das
Integrationssignal von dem Originalbildsignal subtrahiert. Auf diese
Weise erhält
man das Signal bezüglich
der niederfrequenten Komponenten des Bildsignals, welches auf das
Originalbildsignal zu addieren ist. Deshalb läßt sich ein bandbegrenztes
Bildsignal mit geringem Signalwert, dessen Absolutwert vergleichsweise
groß ist,
in ein Signal umwandeln, das nur geringen Einfluß auf das Signal bezüglich der
niederfrequenten Komponenten hat, welches auf das Originalbildsignal
addiert werden soll, und welches im wesentlichen die gleiche Kennlinie
besitzt wie ein Signal, welches man mit einer Unschärfemaske
geringer Größe erhält. Folglich
läßt sich
im Bereich der Bildkante, wo die Bilddichte sich abrupt ändert, der
Einfluß eines
Signals geschwächt
werden, welches zu einem Artefakt führt. Im Ergebnis kann man ein
Bild ohne Artefakt mit guter Bildqualität aufgrund des Dynamikbereich-Kompressionsverfahrens
gewinnen.at
the dynamic range compression method and the dynamic range compression device according to the invention
The conversion process will be at least
a single band-limited image signal is performed, which
one of a plurality of band-limited image signals, and in such a way
that at least
a portion or part of the band-limited image signal becomes small.
As a result, a plurality of converted image signals are obtained. their
Absolute values are subsequently
integrated to gain the integration signal. After that it will be
Integration signal subtracted from the original image signal. To this
Way
you have the signal regarding
the low-frequency components of the image signal, which on the
Original image signal to add is. Therefore, a band limited
Image signal with low signal value whose absolute value comparatively
is great
into a signal that has little effect on the signal with respect to the
low-frequency components, which points to the original image signal
is to be added, and which is essentially the same characteristic
has like a signal, which one with a blur mask
small size receives. consequently
let yourself
in the area of the image edge, where the image density changes abruptly, the
Influence of a
Weakened signals
which leads to an artifact. As a result, you can enter
Picture without artifact with good picture quality due to the dynamic range compression method
win.
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION
THE DRAWINGS
1 ist
ein Blockdiagramm, welches das Konzept zeigt, das hinter der erfindungsgemäßen Mehrfachauflösungs-Transformationsvorrichtung
steht, 1 Fig. 10 is a block diagram showing the concept behind the multi-resolution transformation device according to the present invention;
2 ist
ein Blockdiagramm, welches zeigt, wie mehrere Unschärfebildsignale
gebildet werden, 2 FIG. 4 is a block diagram showing how multiple blur image signals are formed; FIG.
3 ist
eine anschauliche Darstellung eines (eindimensionalen) Filters,
das in dem Verfahren zur Bildung des Unschärfebildsignals verwendet wird, 3 Fig. 4 is an illustrative view of a (one-dimensional) filter used in the method of forming the blur image signal;
4 ist
eine beispielhafte Darstellung, wie ein Filterprozeß durchgeführt wird, 4 is an exemplary representation of how a filtering process is performed
5 ist eine graphische Darstellung der
Frequenzkennlinie der einer Filterverarbeitung (im folgenden: gefilterten)
Bildsignale veranschaulicht, 5 is a graphical representation of the frequency characteristic of a filter processing (hereinafter: filtered) image signals illustrated,
6 ist
eine anschauliche Darstellung eines (zweidimensionalen) Filters,
der in einer Filterverarbeitungseinrichtung verwendet werden kann, 6 Fig. 3 is an illustrative view of a (two-dimensional) filter that may be used in a filter processing device,
7 ist
eine anschauliche Darstellung eines Filters, das bei einer bezüglich eines
gefilterten Bildsignals B1 durchgeführten Interpolation verwendet
wird, 7 is an illustrative representation of a filter used in an interpolation performed on a filtered image signal B1,
8 ist
eine anschauliche Darstellung, wie eine Interpolation durchgeführt wird, 8th is an illustrative representation of how an interpolation is performed
9 ist
eine anschauliche Darstellung eines Filters, das bei einer Interpolation
eines filterverarbeiteten Bildsignals B2 verwendet wird, 9 is an illustrative representation of a filter used in interpolation of a filter-processed image signal B2,
10 ist
eine anschauliche Darstellung, wie eine Interpolation durchgeführt wird, 10 is an illustrative representation of how an interpolation is performed
11 ist
eine graphische Darstellung der Frequenzkennlinie eines Unschärfebildsignals, 11 is a graphical representation of the frequency characteristic of a blur image signal,
12 ist
ein Blockdiagramm des Konzepts, welches hinter der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsvorrichtung
steht, 12 is a block diagram of the concept behind the image processing apparatus according to the invention,
13 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung, 13 Fig. 10 is a block diagram of an embodiment of the image processing apparatus according to the Er contraption,
14 ist
eine graphische Darstellung von Beispielen für Frequenzkennlinien bandbegrenzter
Bildsignale, 14 FIG. 4 is a graphical representation of examples of frequency characteristics of bandlimited image signals; FIG.
15 ist
eine graphische Darstellung eines Beispiels einer Funktion, die
in einem Umwandlungsprozeß verwendet
wird, der in einer Umwandlungseinrichtung für ein bandbegrenztes Bildsignal
durchgeführt wird, 15 Fig. 10 is a diagram showing an example of a function used in a conversion process performed in a band-limited image signal converting means;
16 ist
eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Frequenzkennlinie eines
verarbeiteten Bildsignals, welches mit der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsvorrichtung
erhalten wird, 16 Fig. 10 is a graph showing an example of the frequency characteristic of a processed image signal obtained by the image processing apparatus of the present invention;
17 ist
eine graphische Darstellung eines anderen Beispiels einer Funktion,
die in einem Umwandlungsprozeß verwendet
wird, der bezüglich
eines bandbegrenzten Bildsignals in der Umwandlungseinrichtung durchgeführt wird, 17 Fig. 15 is a diagram of another example of a function used in a conversion process performed on a band-limited image signal in the conversion means;
18 ist
eine graphische Darstellung, die verschiedene Funktionsbeispiele
zeigt, die bei einem Umwandlungsprozeß in der Umwandlungseinrichtung
verwendet werden, 18 Fig. 12 is a diagram showing various functional examples used in a conversion process in the conversion apparatus;
19A, 19B, 19C und 19D sind
anschauliche Darstellungen, die die Probleme zeigt, die angetroffen
werden, wenn sämtliche
bandbegrenzten Bildsignale mit einer einzigen Funktionsart umgewandelt
werden, 19A . 19B . 19C and 19D are illustrative representations showing the problems encountered when all the band-limited image signals are converted with a single mode of operation,
20 ist
ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß der Erfindung, 20 Fig. 10 is a block diagram of another embodiment of the image processing apparatus according to the invention;
21 ist
eine graphische Darstellung eines Beispiels für eine Funktion, die in einer
Vergrößerungsverhältnissignal-Erzeugungseinrichtung
verwendet wird, 21 Fig. 10 is a diagram showing an example of a function used in a magnification ratio signal generating means;
22A, 22B, 22C, 22D und 22E sind anschauliche Darstellungen von Effekten der
in 20 gezeigten Ausführungsform, 22A . 22B . 22C . 22D and 22E are illustrative representations of effects of in 20 shown embodiment,
23A-1, 23B-1, 23C-1, 23D-1, 23E-1 und 23A-2, 23B-2, 23C-2, 23D-2, 23E-2 sind
anschauliche Darstellungen der Effekte der in 20 gezeigten
Ausführungsform, 23A-1 . 23B-1 . 23C-1 . 23D-1 . 23E-1 and 23A-2 . 23B-2 . 23C-2 . 23D-2 . 23E-2 are descriptive representations of the effects of in 20 shown embodiment,
24 ist
ein Blockdiagramm einer weiteren anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsvorrichtung, 24 FIG. 12 is a block diagram of another another embodiment of the image processing apparatus of the present invention; FIG.
25 ist
eine graphische Darstellung eines Beispiels für eine Funktion zum Erzeugen
eines Hilfsbildsignals durch Umwandeln eines bandbegrenzten Signals, 25 FIG. 15 is a diagram showing an example of a function for generating an auxiliary image signal by converting a band-limited signal; FIG.
26 ist
eine graphische Darstellung eines anderen Beispiels für eine Funktion
zum Erzeugen eines Hilfsbildsignals durch Umwandeln eines bandbegrenzten
Bildsignals, 26 Fig. 10 is a diagram showing another example of a function for generating an auxiliary image signal by converting a band-limited image signal;
27A, 27B, 27C, 27D, 27E und 27F sind
anschauliche Darstellungen der Auswirkungen der in 24 gezeigten
Ausführungsform, 27A . 27B . 27C . 27D . 27E and 27F are vivid illustrations of the effects of in 24 shown embodiment,
28 ist
ein Blockdiagramm, welches das Konzept zeigt, das hinter der erfindungsgemäßen Dynamikbereich-Umwandlungsvorrichtung
steht, 28 Fig. 4 is a block diagram showing the concept behind the dynamic range conversion device according to the present invention;
29 ist
eine graphische Darstellung eines Beispiels einer monoton abnehmenden
Funktion zum Umwandeln eines Differenzsignals, 29 Fig. 12 is a graph showing an example of a monotone decreasing function for converting a difference signal;
30A und 30B sind
graphische Darstellungen von unterschiedlichen Beispielen monoton
abnehmender Funktionen zum Umwandeln eines Differenzsignals, 30A and 30B FIG. 16 are graphs of different examples of monotonically decreasing functions for converting a difference signal; FIG.
31 ist
eine graphische Darstellung eines weiteren anderen Beispiels einer
monoton abnehmenden Funktion zum Umwandeln eines Differenzsignals, 31 Fig. 12 is a graph showing another other example of a monotone decreasing function for converting a difference signal;
32A und 32B sind
graphische Darstellungen von weiteren Beispielen monoton abnehmender Funktionen
zum Umwandeln eines Differenzsignals, 32A and 32B For example, graphs of other examples are monotonically decreasing Functions for converting a difference signal,
33 ist
eine graphische Darstellung von Beispielen der Frequenzkennlinie
von Integrationssignalen, 33 FIG. 4 is a graphical representation of examples of the frequency characteristic of integration signals; FIG.
34 ist
eine graphische Darstellung von Beispielen der Frequenzkennlinie
von Differenzsignalen, 34 is a graphical representation of examples of the frequency characteristic of differential signals,
35 ist
eine graphische Darstellung verschiedener Beispiele von Frequenzkennlinien
von Differenzsignalen, 35 is a graphical representation of various examples of frequency characteristics of difference signals,
36 ist
eine graphische Darstellung von Beispielen für Funktionen, die bei einem
Umwandlungsprozeß in
einer Umwandlungseinrichtung verwendet werden, und 36 Fig. 12 is a graphic representation of examples of functions used in a conversion process in a conversion device, and Figs
37 ist
eine anschauliche Darstellung, wie ein Unschärfebildsignal in einer Zone
in der Nähe
der Bildkante gebildet wird. 37 Figure 4 is a descriptive illustration of how a blur image signal is formed in a zone near the edge of the image.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION
THE PREFERRED EMBODIMENTS
Im
folgenden wird die Erfindung in größerer Einzelheit unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.in the
In the following, the invention will be described in greater detail with reference to FIG
to the accompanying drawings.
1 ist
ein Blockdiagramm, welches das Konzept veranschaulicht, das hinter
der erfindungsgemäßen Mehrfachauflösungs-Transformationsvorrichtung
steht. Wie in 1 gezeigt ist, enthält die Mehrfachauflösungs-Transformationsvorrichtung
eine Filterprozeßeinrichtung 10 und
eine Interpolationsprozeßeinrichtung 11.
Die Filterprozeßeinrichtung 10 führt einen
Filterungsprozeß bezüglich eines
empfangenen Originalbildsignals Sorg aus. Der (im folgenden als
Filtern bezeichnete) Filterungsprozeß wird unter Verwendung eines
Filters durchgeführt,
das eine vorbestimmte Größe hat,
und wird bezüglich
jedes der Bildelemente ausgeführt,
die in vorbestimmten Intervallen ausgewählt werden, um dadurch ein
erstes gefiltertes Bild zu gewinnen. Anschließend führt die Filterprozeßeinrichtung 10 mit
Hilfe des die vorbestimmte Größe aufweisenden
Filters die Filterung des zuerst gefilterten Bildes aus, um dadurch
ein zweites gefiltertes Bild zu erhalten. Auf diese Weise führt die
Filterprozeßeinrichtung 10 sukzessive
das Filtern bei einzelnen gefilterten Bildern durch, die auf diese
Weise sukzessive erhalten werden. Die Interpolationsprozeßeinrichtung 11 führt einen
Interpolations-Operationsprozeß (im
folgenden vereinfacht als Interpolation bezeichnet) bezüglich der
mehreren gefilterten Bilder durch, um dadurch Mehrfachauflösungs-Unschärfebildsignale
zu erhalten, von denen jedes durch die gleiche Anzahl von Bildelementen
gebildet wird, wie sie auch das Originalbild enthält, das
heißt,
jedes hat die gleiche Größe wie das
Originalbild. 1 Fig. 10 is a block diagram illustrating the concept behind the multi-resolution transforming apparatus of the present invention. As in 1 is shown, the multi-resolution transforming device includes a filtering process device 10 and an interpolation process device 11 , The filter process device 10 performs a filtering process on a received original image signal Sorg. The filtering process (hereinafter referred to as filtering) is performed by using a filter having a predetermined size, and is executed with respect to each of the picture elements selected at predetermined intervals to thereby obtain a first filtered image. Subsequently, the filter process device leads 10 using the predetermined size filter, filters out the first filtered image to thereby obtain a second filtered image. In this way, the filter process device performs 10 successively filtering on individual filtered images through, which are obtained in this way successively. The interpolation process device 11 performs an interpolation operation process (hereinafter simply referred to as interpolation) with respect to the plurality of filtered images to thereby obtain multi-resolution blur image signals, each of which is formed by the same number of pixels as the original image, that is, each has the same size as the original image.
2 ist
ein Blockdiagramm, welches zeigt, wie die mehreren Unschärfebildsignale
in der in 1 gezeigten Mehrfachauflösungs-Transformationsvorrichtung
erhalten werden. Wie aus 2 hervorgeht, wird das digitale
Originalbildsignal Sorg, welches das Originalbild repräsentiert,
der Filterung unterzogen, was mit einem Tiefpaßfilter L innerhalb der Filterprozeßeinrichtung 10 geschieht.
Als Tiefpaßfilter
L kann man beispielsweise ein 5 × 1-Gitterfilter F verwenden,
wie es in 3 gezeigt ist. Das Filter F
entspricht annähernd
einer eindimensionalen Gaussverteilung. Das Filter F läßt sich
darstellen durch die Formel wobei σ = 1. Das Gauss-Signal besitzt
eine gute Ortscharakteristik sowohl im Frequenz- als auch im Raumbereich und eignet
sich daher als Filter F. 2 FIG. 12 is a block diagram showing how the plurality of unsharp image signals in the in 1 shown multi-resolution transformation device can be obtained. How out 2 As is apparent, the original digital image signal Sorg, which represents the original image, is subjected to filtering, resulting in a low-pass filter L within the filter process device 10 happens. As a low-pass filter L can be used, for example, a 5 × 1 grating filter F, as in 3 is shown. The filter F corresponds approximately to a one-dimensional Gaussian distribution. The filter F can be represented by the formula where σ = 1. The Gaussian signal has a good local characteristic both in frequency and in space and is therefore suitable as filter F.
Das
Filtern geschieht mit Hilfe des Filters F entlang der X- und der
Y-Richtung in dem Feld von Bildelementen des Originalbilds. Auf
diese Weise wird der Filtervorgang in Bezug auf das gesamte Originalbildsignal
Sorg durchgeführt.The
Filtering is done using the filter F along the X and the
Y direction in the field of picture elements of the original picture. On
this way, the filtering process becomes relative to the entire original image signal
Carried out.
In
der Filterprozeßeinrichtung 10 erfolgt
das Filtern mit Hilfe des Filters F in der im folgenden beschriebenen
Weise. 4 ist eine anschauliche Ansicht, die zeigt, wie
das Filtern durchgeführt
wird. Wie aus 4 hervorgeht, wird das Filter
mit Hilfe des Filters F nach 3 für Bildsignalkomponenten
des Originalbildsignals Sorg durchgeführt, welches die Bildelemente
repräsentiert,
die in jeder zweiten Reihe und jeder zweiten Spalte innerhalb des
Feldes von Bildelementen des Originalbilds liegen. Aus dem Filterprozeß erhält man ein
gefiltertes Bildsignal B1. Das gefilterte Bildsignal B1 repräsentiert
ein gefiltertes Bild mit einer Größe, die dem 1/4-Fachen (1/2-Faches
sowohl in X- als auch in Y-Richtung) der Größe des Originalbilds entspricht.
Anschließend erfolgt
die Filterung des gefilterten Signals B1 unter Verwendung des Filters
F. Die Filterung bezieht sich auf die Bildsignalkomponenten des
gefilterten Bildsignals B1, welches diejenigen Bildelemente repräsentiert,
die sich in jeder zweiten Reihe und jeder zweiten Spalte des Feldes
von Bildelementen des gefilterten Bilds befinden. Das Filtern mit
Hilfe des Filters F wird also sukzessive durchgeführt, wobei
n die Anzahl von gefilterten Bildsignalen Bk ist, mit k = 1 bis
n. Jedes der gefilterten Bildsignale Bk steht für ein gefiltertes Bild mit
einer Größe, die
dem 1/22k-Fachen der ursprünglichen
Bildgröße entspricht.
Außerdem
haben die gefilterten Bildsignale Bk den in 5 dargestellten
Frequenzgang. Wie in 5 gezeigt ist,
ist die Frequenzkennlinie der gefilterten Bildsignale Bk derart
beschaffen, daß die
hochfrequenten Komponenten sukzessive mit größer werdendem Wert k eliminiert
werden konnten. In 5 sind lediglich
die Antwortkennlinien der drei gefilterten Bildsignale Bk für k = 1,
2 und 3 dargestellt.In the filter process device 10 the filtering is done by means of the filter F in the manner described below. 4 is an illustrative view showing how the filtering is done. How out 4 shows, the filter with the help of the filter F to 3 for image signal components of the original image signal Sorg, which represents the picture elements lying in every second row and every other column within the field of picture elements of the original picture. From the filter process you get a filtered tes image signal B1. The filtered image signal B1 represents a filtered image having a size which is 1/4 times (1/2 times in both the X and Y directions) the size of the original image. Subsequently, the filtering of the filtered signal B1 is performed using the filter F. The filtering refers to the image signal components of the filtered image signal B1, which represents those pixels which are in every second row and every other column of the array of pixels of the filtered image. Filtering with the aid of the filter F is therefore carried out successively, where n is the number of filtered image signals Bk, with k = 1 to n. Each of the filtered image signals Bk stands for a filtered image having a size which corresponds to the 1/2 2k- 1. Times the original image size. In addition, the filtered image signals Bk have the in 5 illustrated frequency response. As in 5 is shown, the frequency characteristic of the filtered image signals Bk is such that the high-frequency components could be successively eliminated with increasing value k. In 5 only the response characteristics of the three filtered image signals Bk for k = 1, 2 and 3 are shown.
Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
erfolgt die Filterung durch Verwendung des eindimensionalen Filters
F nach 3 entlang der X-Richtung und der Y-Richtung des
Originalbilds. Alternativ kann gemäß 6 die Filterung
des Originalbildsignals Sorg unter Verwendung eines 5 × 5-Filters
zweidimensionaler Gestalt für
jedes der gefilterten Bildsignale Bk durchgeführt werden.In the embodiment described above, the filtering is done by using the one-dimensional filter F after 3 along the X direction and the Y direction of the original image. Alternatively, according to 6 the filtering of the original image signal Sorg can be performed by using a 5 × 5 filter of two-dimensional shape for each of the filtered image signals Bk.
Anschließend erfolgt
in der Interpolationsprozeßeinrichtung 11 nach 2 die
Interpolation von jedem der gefilterten Bildsignale Bk. Durch die
Interpolation erhält
man unscharfe Bilder (Unschärfebilder)
mit Mehrfachauflösung,
welche die gleiche Größe haben
wie das Originalbild. Im folgenden soll erläutert werden, wie die Interpolation
durchgeführt
wird.Subsequently, in the interpolation process device 11 to 2 the interpolation of each of the filtered image signals Bk. The interpolation results in blurred images (blur images) having a multiple resolution which are the same size as the original image. The following is an explanation of how the interpolation is performed.
Was
die Interpolationsmethode angeht, so kann man eine von verschiedenen
Methoden, beispielsweise eine B-Spline-Methode anwenden. Bei dieser
Ausführungsform
wird das Filter F entsprechend dem Gauss-Signal als Tiefpaßfilter
verwendet, und deshalb dient ein Gauss-Signal als Interpolationskoeffizient
zur Durchführung
der Interpolation. Der Interpolationskoeffizient unter Verwendung
des Gauß-Signals
entspricht folgender Formel (5): wobei σ = 2k–1.As far as the interpolation method is concerned, one can use one of several methods, for example a B-spline method. In this embodiment, the filter F corresponding to the Gaussian signal is used as a low-pass filter, and therefore, a Gaussian signal serves as an interpolation coefficient for performing the interpolation. The interpolation coefficient using the Gaussian signal corresponds to the following formula (5): where σ = 2 k-1 .
Bei
der Interpolation zur Filterung des Bildsignals B1 gilt k = 1 und
mithin σ =
1. In den Fällen,
in denen σ =
1 in der obigen Formel (5) ist, wird das zur Interpolation eingesetzte
Filter identisch mit einem eindimensionalen 5 × 1-Filter F1, wie es in 7 gezeigt
ist. Zunächst
wird ein einzelnes Bildelement mit dem Wert 0 zwischen zwei benachbarte
Bildelemente des gefilterten Bilds eingesetzt, welches durch das
gefilterte Bildsignal B1 dargestellt wird. Auf diese Weise wird
die Größe des gefilterten
Bilds entsprechend dem gefilterten Bildsignal B1 auf die gleiche
Größe angehoben
wie das Originalbild. 8 veranschaulicht das gefilterte
Bildsignal B1, welches durch Einfügen der Bildelemente mit dem
Wert 0 erhalten wurde, hier als eindimensionales Muster dargestellt.
Anschließend
erfolgt das Filtern des gefilterten Bildsignals B1, welches durch
Einfügen
der Bildelemente mit dem Wert 0 erhalten wurde, wozu das in 7 dargestellte
Filter F1 verwendet wird.In the case of interpolation for filtering the image signal B1, k = 1 and therefore σ = 1. In cases where σ = 1 in the above formula (5), the filter used for interpolation becomes identical to a one-dimensional 5 × 1 Filter F1 as it is in 7 is shown. First, a single pixel of value 0 is inserted between two adjacent pixels of the filtered image represented by the filtered image signal B1. In this way, the size of the filtered image corresponding to the filtered image signal B1 is raised to the same size as the original image. 8th illustrates the filtered image signal B1, which was obtained by inserting the pixels with the value 0, shown here as a one-dimensional pattern. Subsequently, the filtering of the filtered image signal B1, which was obtained by inserting the picture elements with the value 0, for which the in 7 represented filter F1 is used.
Das
Filter F1 nach 7 ist ein 5 × 1-Filter. Wie aus 8 hervorgeht,
wurde bei dem Filtern des Bildsignals B1, das durch den Einfügevorgang
erhalten wurde, ein einzelnes Bildelement mit dem Wert 0 zwischen jeweils
zwei benachbarte Bildelemente eingefügt. Das mit Hilfe des Filters
F1 bezüglich
des gefilterten Bildsignals B1 durchgeführte Filtern entspricht also
im wesentlichen dem Filtervorgang, der mit zwei Arten von Filtern
durchgeführt
wird, nämlich
einem 2 × 1-Filter
(0,5; 0,5) und einem 3 × 1-Filter
(0,1; 0,8; 0,1). Durch die Filterung erhält man ein unscharfes oder
Unschärfebildsignal
Sus1, bestehend aus der gleichen Anzahl von Bildsignalkomponenten
wie das Originalbildsignal Sorg, das ist ein Bildsignal, welches
ein unscharfes Bild mit der gleichen Größe wie das Originalbild darstellt.The filter F1 after 7 is a 5x1 filter. How out 8th As is apparent from the filtering of the image signal B1 obtained by the insertion process, a single pixel of 0 is inserted between every two adjacent pixels. The filtering performed with the aid of the filter F1 with respect to the filtered image signal B1 therefore essentially corresponds to the filtering process carried out with two types of filters, namely a 2 × 1 filter (0.5, 0.5) and a 3 × 1 Filter (0.1, 0.8, 0.1). The filtering results in a blurred or blur image signal Sus1 consisting of the same number of image signal components as the original image signal Sorg, which is an image signal representing a blurred image of the same size as the original image.
Anschließend erfolgt
ein Filtern des gefilterten Bildsignals B2. Bei der Interpolation
des gefilterten Bildsignals B2 ist k = 2 und mithin σ = 2. Wenn
in der obigen Formel (5) σ =
2, wird das Filter zum Durchführen
der Interpolation identisch mit einem eindimensionalen 11 × 1-Filter
F2, das in 9 dargestellt ist. Als erstes
werden gemäß 10 drei
Bildelemente mit einem Wert 0 zwischen zwei benachbarte Bildelemente
in dem durch das gefilterte Bildsignal B2 dargestellten gefilterten
Bild eingefügt.
Auf diese Weise wird die Größe des gefilterten
Bilds entsprechend dem gefilterten Bildsignal B2 auf die gleiche
Größe gebracht,
die auch das Originalbild aufweist. Anschließend erfolgt das Filtern mit
Hilfe des in 9 gezeigten Filters F2 bezüglich des
gefilterten Bildsignals B2, welches durch Einfügen der Bildelemente mit dem
Wert 0 erhalten wurde.Subsequently, a filtering of the filtered image signal B2 takes place. In the interpolation of the filtered image signal B2, k = 2, and hence σ = 2. If σ = 2 in the above formula (5), the filter for performing the interpolation becomes identical to a one-dimensional 11 × 1 filter F2 included in FIG 9 is shown. First, according to 10 three picture elements having a value 0 are inserted between two adjacent picture elements in the filtered picture represented by the filtered picture signal B2. In this way, the size of the filtered image corresponding to the filtered image signal B2 is made the same size as that of the original picture has. Then the filtering is done with the help of the in 9 shown filter F2 with respect to the filtered image signal B2, which was obtained by inserting the pixels with the value 0.
Das
in 9 gezeigte Filter F2 ist das 11 × 1-Filter.
Wie in 10 gezeigt ist, wurden bei der
Filterung des gefilterten Bildsignals B2, welches durch das Einfügen erhalten
wurde, drei Bildelemente mit einem Wert 0 zwischen jeweils zwei
benachbarte Bildelemente eingefügt.
Daher wird das Filtern, welches mit Hilfe des Filters F2 an dem
gefilterten Bildsignal B2 ausgeführt
wird, im wesentlichen äquivalent
zu der Filterung, die mit vier Arten von Filtern durchgeführt wird,
nämlich
mit einem 2 × 1-Filter
(0,5; 0,5) und 3 × 1-Filtern
(0,3; 0,65; 0,05), (0,13; 0,74; 0,13) und (0,05; 0,65; 0,3). Durch
dieses Filtern wird ein Unschärfebildsignal
Sus2 erhalten, welches aus der gleichen Anzahl von Bildsignalkomponenten
besteht wie das Originalbildsignal Sorg.This in 9 shown filter F2 is the 11 × 1 filter. As in 10 In the filtering of the filtered image signal B2 obtained by the insertion, three picture elements having a value of 0 are inserted between every two adjacent picture elements. Therefore, the filtering performed on the filtered image signal B2 by means of the filter F2 becomes substantially equivalent to the filtering performed with four types of filters, namely a 2 × 1 filter (0.5; 0). 5) and 3x1 filters (0.3, 0.65, 0.05), (0.13, 0.74, 0.13) and (0.05, 0.65, 0.3). By this filtering, a blur image signal Sus2 is obtained, which consists of the same number of image signal components as the original image signal Sorg.
Der
oben beschriebene Filterprozeß wird
bezüglich
sämtlicher
gefilterter Bildsignale Bk durchgeführt. Bei der Interpolation
der gefilterten Bildsignale Bk wird ein Filter mit der Länge 3 × 2k – 1
entsprechend der Formel (5) erstellt. Außerdem werden 2k – 1-Bildelemente
mit dem Wert 0 zwischen jeweils zwei benachbarte Bildelemente jedes
gefilterten Bildsignals Bk eingefügt, um dadurch die Größe des durch
das gefilterte Bildsignal Bk repräsentierten gefilterten Bilds
auf diejenige des Originalbilds zu bringen. Anschließend erfolgt
das Filtern des gefilterten Bildsignals Bk, welches durch das Einfügen der
Bildelemente mit dem Wert 0 erhalten wurde, wozu das Filter mit
einer Länge
von 3 × 2k – 1
verwendet wird.The filtering process described above is performed with respect to all the filtered image signals Bk. In the interpolation of the filtered image signals Bk, a filter with the length 3 × 2 k -1 is created according to the formula (5). Further, 2 k -1 picture elements of 0 are inserted between every two adjacent picture elements of each filtered picture signal Bk, thereby bringing the size of the filtered picture represented by the filtered picture signal Bk to that of the original picture. Subsequently, the filtering of the filtered image signal Bk, which was obtained by inserting the picture elements with the value 0, using the filter with a length of 3 × 2 k -1 is performed.
Der
mit dem Filter einer Länge
3 × 2k – 1
durchgeführte
Filtervorgang wird äquivalent
zur Filterung unter Verwendung eines Filters mit der Länge 2 oder
3 und mit einer Periode von 2k. Durch das
Filtern erhält
man n Unschärfebildsignale
Susk. Wenn aus den Unschärfebildsignalen
Susk sichtbare Bilder reproduziert werden, erhält man Mehrfachauflösungs-Unschärfebilder
mit unterschiedlichen Auflösungsstufen,
das heißt
mit unterschiedlichen Frequenzkennlinien. Aus der obigen Beschreibung
geht hervor, daß selbst
dann, wenn die Länge des
Filters groß wird,
der Filterprozeß im
wesentlichen äquivalent
wird zur Durchführung
des Filterprozesses mit einem Filter der Länge 2 oder 3. Selbst wenn daher
die Länge
des Filters groß wird,
wird die Anzahl von Operationen nicht sehr groß. Man kann also die Anzahl
von Operationen klein halten und dennoch rasch Mehrfachauflösungs-Unschärfebildsignale
Susk erhalten.The filtering operation performed on the filter of length 3 × 2 k -1 becomes equivalent to the filtering using a filter of length 2 or 3 and having a period of 2 k . By filtering, one obtains n blur image signals Susk. When visible images are reproduced from the unsharp image signals Susk, multi-resolution blur images having different resolution levels, that is, different frequency characteristics, are obtained. From the above description, it is apparent that even if the length of the filter becomes large, the filtering process becomes substantially equivalent to performing the filtering process with a filter of length 2 or 3. Therefore, even if the length of the filter becomes large, the filtering process becomes large Number of operations not very big. Thus, one can keep the number of operations small and still quickly obtain multi-resolution blur image signals Susk.
Bei
dieser Ausführungsform
wird das Filtern entlang der X-Richtung und der Y-Richtung des Bilds
mit Hilfe eines eindimensionalen Filters der Länge 3 × 2k – 1 durchgeführt. Alternativ
kann das Filtern jedes der gefilterten Bilder unter Verwendung des
zweidimensionalen Filters durchgeführt werden, welches vorab erstellt wurde,
und hierdurch lassen sich die Unschärfebildsignale Susk gewinnen.
In diesen Fällen
wird als Filter zum Durchführen
der Interpolationsoperation des gefilterten Bildes ein (3 × 2k – 1) × (3 × 2k – 1)-Filter
verwendet. Wie in den Fällen
des oben beschriebenen eindimensionalen Filters wird das Filtern
mit dem zweidimensionalen Filter äquivalent zu einem Filtervorgang,
der unter Verwendung eines 2 × 2-
oder eines 3 × 3-Filters
mit einer Periode von 2k durchgeführt wird.
In den Fällen
also, in denen das oben beschriebene eindimensionale Filter verwendet
wird, wird auch dann, wenn die Größe des Filters beträchtlich
wird, die Menge von für
den Filtervorgang durchzuführenden
Operationen nicht sehr groß.In this embodiment, the filtering along the X direction and the Y direction of the image is performed by means of a one-dimensional filter of length 3 × 2 k -1. Alternatively, the filtering of each of the filtered images may be performed by using the two-dimensional filter which has been prepared in advance, and thereby the blur image signals Susk can be obtained. In these cases, as a filter for performing the interpolation operation of the filtered image, a (3 × 2 k -1) × (3 × 2 k -1) filter is used. As in the cases of the one-dimensional filter described above, the filtering with the two-dimensional filter becomes equivalent to a filtering operation performed by using a 2 × 2 or a 3 × 3 filter having a period of 2 k . Thus, in the cases where the one-dimensional filter described above is used, even if the size of the filter becomes large, the amount of operations to be performed for the filtering operation does not become very large.
Wie
oben ausgeführt
wurde, können
in den einzelnen Schritten Bilder geringer Auflösung durch das Mehrfachauflösungs-Transformationsverfahren
und die dazugehörige
Vorrichtung gemäß der Erfindung
auch dann gewonnen werden, wenn die Größe des für das Filtern eingesetzten
Filters nicht hoch ist. Deshalb lassen sich Probleme vermeiden,
die dadurch auftreten, daß es
eine große
Menge von durchzuführenden
Operationen gibt aufgrund einer Größenzunahme des Filters. Im
Ergebnis lassen sich schnell Unschärfebildsignale gewinnen. Außerdem wird
das Filtern mit demselben Filter wiederholt durchgeführt. Hierdurch
erübrigt
sich die Verwendung mehrerer Filter unterschiedlicher Größen. Dementsprechend
ist es auch überflüssig, einen
Speicher großer
Kapazität
zum Speichern der Information für
die vielen Filter vorzusehen, man kann die Mehrfachauflösungs-Transformationsvorrichtung
mit geringer Baugröße ausbilden.As
outlined above
was, can
in the individual steps, images of low resolution by the multi-resolution transformation method
and the accompanying
Device according to the invention
also be won if the size of the used for filtering
Filters is not high. That's why you can avoid problems
which occur because of it
a big
Amount of to be performed
Operations are due to a size increase of the filter. in the
Result can be quickly win blur image signals. In addition, will
the filtering was carried out repeatedly with the same filter. hereby
Needless
itself the use of multiple filters of different sizes. Accordingly
it is also superfluous, one
Memory big
capacity
to store the information for
to provide the many filters, one can use the multi-resolution transforming device
form with a small size.
Die
Unschärfebildsignale
Susk, die in der oben geschilderten Weise gewonnen wurden, besitzen
die in 11 dargestellte Frequenzkennlinie.
Wie in 11 dargestellt ist, haben die
Unschärfebildsignale
Susk eine derartige Frequenzkennlinie, das hochfrequente Komponenten
des Originalbildsignals Sorg sukzessive mit größer werdendem Wert von k eliminiert
wurden.The blur image signals Susk obtained in the above-described manner have the in 11 shown frequency characteristic. As in 11 1, the blur image signals Susk have such a frequency characteristic that high-frequency components of the original image signal Sorg have been successively eliminated with increasing value of k.
20 ist
ein Blockdiagramm dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsvorrichtung.
Wie bei der oben geschilderten Ausführungsform werden bandbegrenzte
Bildsignale aus dem Originalbildsignal Sorg gebildet, außerdem mehrere
Unschärfebildsignale
Susk, die mit Hilfe der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1 erzeugt
wurden. Jedes der bandbegrenzten Bildsignale wird von dem Subtrahierer 21 erhalten,
der die Unschärfebildsignale
Susk zweier benachbarter Frequenzbänder (beispielsweise beim Originalbildsignal
Sorg, die Signale Sorg und Sus1) voneinander sub trahiert. Insbesondre
werden die Werte von Sorg – Sus1,
Sus1 – Sus2,
..., SusN – 1 – SusN sukzessive
berechnet, um die mehreren bandbegrenzten Bildsignale zu erhalten.
Bei dieser Ausführungsform
wird beispielsweise für
das bandbegrenzte Bildsignal Sus1 – Sus2 als entsprechendes Hilfssignal
das Signal Sus2 – Sus3
verwendet. Daher dient eine einzelne Einrichtung im wesentlichen
als Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung und als Hilfsbildsignal-Erzeugungseinrichtung.
Insbesondere wird das von der Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung
gebildete Signal als bandbegrenztes Bildsignal verarbeitet und wird
außerdem
als das Hilfsbildsignal entsprechend dem benachbarten bandbegrenzten
Bildsignal verarbeitet. 20 Fig. 10 is a block diagram of this embodiment of the image processing apparatus according to the present invention. As in the above-described embodiment, band-limited image signals are formed from the original image signal Sorg, and a plurality of blur image signals Susk obtained by the blur image signal generator 1 were generated. Each of the bandlimited image signals is from the subtractor 21 obtained the blur image signals Susk two adjacent frequency bands (for example Original image signal Sorg, the signals Sorg and Sus1) are subtracted from each other. Specifically, the values of Sorg-Sus1, Sus1-Sus2, ..., SusN-1-SusN are successively calculated to obtain the plurality of band-limited image signals. In this embodiment, for example, the signal Sus2-Sus3 is used as the corresponding auxiliary signal for the band-limited image signal Sus1-Sus2. Therefore, a single device serves essentially as a band-limited image signal generating means and as an auxiliary image signal generating means. More specifically, the signal formed by the band-limited image signal generating means is processed as a band-limited image signal and is further processed as the subsidiary image signal corresponding to the adjacent band-limited image signal.
Bei
dieser Ausführungsform
sind verschiedene Modifikationen möglich, beispielsweise bezüglich der Funktionen
f und g.at
this embodiment
Various modifications are possible, for example with regard to the functions
f and g.
Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele
des Dynamikbereich-Kompressionsverfahrens und der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
erläutert,
bei denen der Dynamikbereich des Originalbildsignals mit Hilfe der
Unschärfebildsignale
komprimiert wird.in the
Following are exemplary embodiments
dynamic range compression method and dynamic range compression device
according to the invention
explains
in which the dynamic range of the original image signal with the aid of
Unsharp image signals
is compressed.
28 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung gemäß der Erfindung,
bei der die in 1 gezeigte Mehrfachauflösungs-Transformationsvorrichtung
als Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung
eingesetzt ist. Wie in 28 zu sehen ist, enthält die erfindungsgemäße Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
eine Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1 zur
Bildung eines Mehrfachauflösungs-Unschärfebildsignals
Susk mit k = 1 bis n, welches unterschiedliche Frequenzkennlinien
aufweist, aus einem empfangenen Originalbildsignal Sorg. Die Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
enthält
außerdem
eine Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung 2 zum
Erzeugen mehrerer bandbegrenzter Bildsignale aus den Unschärfebildsignalen
Susk, die von der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1 gebildet
wurden. Die Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
umfaßt
weiterhin eine Umwandlungseinrichtung zum Durchführen eines Umwandlungsprozesses
bezüglich
mindestens eines einzelnen bandbegrenz ten Bildsignals unter den
mehreren bandbegrenzten Bildsignalen, die von der Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung 2 erzeugt
wurden, so daß mindestens
ein Teil des bandbegrenzten Bildsignals klein wird. Die Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
enthält
weiterhin eine Integrationseinrichtung 4 zum Integrieren
der umgewandelten bandbegrenzten Bildsignale, die von der Umwandlungseinrichtung 3 erhalten
wurden, um dadurch ein Integrationssignal zu erzeugen. Die Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
enthält
außerdem
eine Subtrahiereinrichtung 6 zum Subtrahieren des Integrationssignals
von dem Originalbildsignal Sorg, um dadurch ein Differenzsignal
zu gewinnen. Die Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung enthält weiterhin
eine Kompressionsprozeßeinrichtung 7 zum
Umwandeln des Differenzsignals, zum Addieren des umgewandelten Differenzsignal
auf das Originalbildsignal Sorg, um dadurch ein verarbeitetes Bildsignal
Sproc zu erhalten, in welchem der dynamische Bereich des Originalbilds
komprimiert wurde. 28 is a block diagram of one embodiment of the dynamic range compression device according to the invention, in which the in 1 shown multi-resolution transformation device is used as a blur image signal generating device. As in 28 As can be seen, the inventive dynamic range compression device includes a blur image signal generator 1 for forming a multi-resolution blur image signal Susk with k = 1 to n, which has different frequency characteristics, from a received original image signal Sorg. The dynamic range compression device also includes a band limited image signal generating device 2 for generating a plurality of band-limited image signals from the blur image signals Susk received from the blur image signal generation means 1 were formed. The dynamic range compression device further comprises conversion means for performing a conversion process on at least a single band-limited image signal among the plurality of band-limited image signals received from the band-limited image signal generation means 2 were generated so that at least a part of the band-limited image signal becomes small. The dynamic range compression device further includes an integrator 4 for integrating the converted bandlimited image signals received from the converting means 3 were obtained to thereby generate an integration signal. The dynamic range compression device also includes a subtractor 6 for subtracting the integration signal from the original image signal Sorg to thereby obtain a difference signal. The dynamic range compression device further includes a compression processing device 7 for converting the difference signal, for adding the converted difference signal to the original image signal Sorg, to thereby obtain a processed image signal Sproc in which the dynamic range of the original image has been compressed.
Im
Grunde genommen läßt sich
der Aufbau der Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
wie in 13 darstellen, welche die Bildverarbeitungsvorrichtung
zum Durchführen
der oben beschriebenen Frequenzbetonungsverarbeitung zeigt. Allerdings
sind verschiedene in die Operationseinrichtung 23 eingebaute
Einrichtungen verschieden von jenen, die für die Frequenzbetonungsverarbeitung
eingesetzt werden. Die Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung wird im folgenden anhand
der 13 erläutert.Basically, the structure of the embodiment of the dynamic range compression device as in 13 representing the image processing apparatus for performing the frequency emphasis processing described above. However, different are in the surgical facility 23 built-in devices other than those used for frequency emphasis processing. The embodiment of the dynamic range compression device will be described below with reference to FIG 13 explained.
Wie
in 13 gezeigt ist, werden die mehreren Unschärfebildsignale
Susk, die von der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1 gebildet
wurden, anschließend
in der Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung 2 und
in der Umwandlungseinrichtung 3 verarbeitet. Zunächst werden
die bandbegrenzten Bildsignale aus dem Originalbildsignal Sorg und
den mehreren Unschärfebildsignalen
Susk erzeugt, welche von der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1 gebildet
wurden. Jedes der bandbegrenzten Bildsignale wird von dem Subtrahierer 21 erhalten,
der die Unschärfebildsignale
Susk zweier benachbarter Frequenzbänder (bei dem Originalbildsignal
Sorg handelt es sich um Sorg und Sus1) voneinander subtrahiert.
Insbesondere werden sukzessive die Werte Sorg – Sus1, Sus1 – Sus2,
... SusN – 1 – SusN berechnet,
um mehrere bandbegrenzte Bildsignale zu gewinnen.As in 13 is shown, the plurality of blur image signals Susk received from the blur image signal generator 1 subsequently formed in the band-limited image signal generating means 2 and in the converter 3 processed. First, the band-limited image signals are generated from the original image signal Sorg and the plurality of unsharp image signals Susk obtained from the unsharp image signal generating means 1 were formed. Each of the bandlimited image signals is from the subtractor 21 obtained subtracting the blur image signals Susk two adjacent frequency bands (the original image signal sorg is Sorg and Sus1) from each other. In particular, the values Sorg-Sus1, Sus1-Sus2, ... SusN-1-SusN are successively calculated to obtain a plurality of band-limited image signals.
14 zeigt
den Frequenzgang der bandbegrenzten Bildsignale. Wie in 14 dargestellt
ist, besitzen die bandbegrenzten Bildsignale einen Frequenzgang,
gemäß dem die
Bänder
der niederfrequenten Komponenten des Originalbildsignals Sorg dargestellt
werden, wenn der Wert von k des Unschärfebildsignals Susk groß wird. 14 shows the frequency response of the band-limited image signals. As in 14 1, the band-limited image signals have a frequency characteristic according to which the bands of the low-frequency components of the original image signal Sorg are displayed as the value of k of the unsharp image signal Susk becomes large.
Anschließend wird
in der Umwandlungseinrichtung 3 jedes der bandbegrenzten
Bildsignale entsprechend seinem Pegel umgewandelt. Die Umwandlung
jedes bandbegrenzten Bildsignals erfolgt durch den Umwandler 22 unter
Verwendung beispielsweise der in 15 dargestellten
Funktion f. wie bei der Frequenzbetonungsverarbeitung kann die gleiche
Funktion für
die einzelnen bandbegrenzten Bildsignale verwendet werden, oder
man kann andere Funktionen für
die bandbegrenzten Bildsignale benutzen.Subsequently, in the conversion device 3 each of the band-limited image signals is converted according to its level. The conversion of each band-limited image signal is performed by the converter 22 using, for example, the in 15 represented function f. As with the frequency emphasis processing, the same function can be used for the individual band-limited image signals, or other functions can be used for the band-limited image signals.
Die
mit der Funktion f umgewandelten bandbegrenzten Bildsignale werden
in die Operationseinrichtung 23 eingegeben, die mit der
Integrationseinrichtung 4, der Subtrahiereinrichtung 6 und
der Kompressionsprozeßeinrichtung 7 ausgestattet
ist, die oben bereits erläutert
wurden. In der Operationseinrichtung 23 erfolgt die Ausführung der
Verarbeitung in der im folgenden beschriebenen Weise. Als erstes
werden die mit der Funktion f umgewandelten bandbegrenzten Bildsignale
integriert, um ein Integrationssignal zu erhalten, welches dann
in der Subtrahiereinrichtung 6 vom Originalbildsignal Sorg subtrahiert
wird, um ein Differenzsignal zu erhalten. Danach wird das Differenzsignal
in der Kompressionsprozeßeinrichtung 7 umgewandelt,
und das umgewandelte Differenzsignal wird auf das Originalbildsignal
Sorg addiert, um das verarbeitete Bildsignal Sproc zu erhalten.
Als Funktion D zum Umwandeln des Differenzsignals kann zum Beispiel
eine monoton abnehmende Funktion verwendet werden, wie sie in 29 gezeigt
ist. Alternativ kann als Funktion D eine Funktion eingesetzt werden,
wie sie in 30A dargestellt ist, und die
einen derartigen Verlauf hat, daß der durch die Funktion gewonnene
Wert sich nur in bezug auf eine Zone mit vergleichsweise geringem
Signalwert ändern kann.
Als weitere Alternative kann als Funktion D die in 30B dargestellte Funktion verwendet wer den, gemäß deren
Verlauf der durch die Funktion erhaltene Wert sich nur in einer
Zone mit vergleichsweise großem Signalwert ändern kann.
Als weitere Alternative kann als Funktion D eine in 31 gezeigte,
monoton abnehmende Funktion verwendet werden, bei der der Differentialquotient
stetig ist. Als noch weitere Alternative kann als Funktion D die
in 32A dargestellte Funktion verwendet werden, gemäß deren
Verlauf der durch die Funktion erhaltene Wert sich nur in einer
Zone mit vergleichsweise kleinem Signalwert ändern kann, wobei das Funktionsmuster
keine scharfe Biegung enthält.
Als weitere Alternative kann als Funktion die in 32B dargestellte Funktion verwendet werden, gemäß deren
Verlauf der durch die Funktion erhaltene Wert sich nur in einer
Zone mit vergleichsweise niedrigem Signalwert ändern kann, wobei das Funktionsmuster
keine scharfe Biegung aufweist.The band-limited image signals converted with the function f are transferred to the operation device 23 entered with the integration device 4 , the subtractor 6 and the compression process device 7 equipped as already explained above. In the operation facility 23 the execution of the processing is performed as described below. First, the band-limited image signals converted by the function f are integrated to obtain an integration signal, which is then subtracted in the subtracter 6 from the original image signal Sorg to obtain a difference signal. Thereafter, the difference signal in the compression process device 7 is converted, and the converted difference signal is added to the original image signal Sorg to obtain the processed image signal Sproc. As the function D for converting the difference signal, for example, a monotone decreasing function as shown in FIG 29 is shown. Alternatively, a function may be used as function D, as in 30A is shown, and has such a course that the value obtained by the function can only change with respect to a zone with a comparatively low signal value. As a further alternative, as function D, the in 30B shown function used who according to the course of which the value obtained by the function can only change in a zone with a comparatively large signal value. As a further alternative, as function D, a in 31 shown monotone decreasing function are used, in which the differential quotient is continuous. As yet another alternative, as function D, the in 32A according to which the value obtained by the function can only change in a zone with a comparatively small signal value, the functional pattern containing no sharp bend. As another alternative, as a function of in 32B according to which the value obtained by the function can only change in a zone with a comparatively low signal value, the functional pattern having no sharp bend.
Die
oben erläuterte,
von der Begrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung 2,
der Umwandlungseinrichtung 3, der Integrationseinrichtung 4,
der Subtrahiereinrichtung 6 und der Kompressionsprozeßeinrichtung 7 durchgeführte Verarbeitung
läßt sich
darstellen durch folgende Formel (13): Sproc = Sorg + D(Sorg – Fdrc(Sorg, Sus1, Sus2, ...,
SusN))
Fdrc(Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)
= {f1(Sorg – Sus1)
+ f2(Sus1 – Sus2)
+ ...
+ fk(Susk – 1 – Susk)
+ ... + fN(SusN – 1 – SusN)} (13)wobei Sproc
für das
Bildsignal steht, bei dem der dynamische Bereich komprimiert wurde,
Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N) das Unschärfemasken-Bildsignal bedeutet,
fk (k = 1 bis N) die Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals
darstellt und D(Sorg – Fdrc)
den Dynamikbereich-Kompressionsfaktor darstellt, der sich nach Maßgabe des
niederfrequenten Komponentensignals bestimmt, wobei D die Funktion
zum Umwandeln von Sorg – Fdrc
darstellt.The above-explained, from the limited image signal generating means 2 , the conversion device 3 , the integration facility 4 , the subtractor 6 and the compression process device 7 The processing carried out can be represented by the following formula (13): Sproc = Sorg + D (Sorg - Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN) = {f1 (Sorg - Sus1) + f2 (Sus1 - Sus2) + ... + fk (Susk-1-Susk) + ... + fN (SusN-1-SusN)} (13) where Sproc stands for the image signal in which the dynamic range has been compressed, since the original image signal means that Susk (k = 1 to N) means the unsharp image signal, fk (k = 1 to N) represents the function of converting the band-limited image signal and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor that determines in accordance with the low-frequency component signal, where D represents the function for converting Sorg-Fdrc.
Das
Integrationssignal, welches mit Hilfe der Integrationseinrichtung 4 gewonnen
wurde, hat den in 33 dargestellten Frequenzgang.
In 33 bedeutet die ausgezogene Linie den Frequenzgang
des Integrationssignals entsprechend einer flachen Zone, in der
sich keine Kante befindet. Außerdem
kennzeichnet die gestrichelte Linie den Frequenzgang des Integrationssignals
für eine
Zone in der Nähe
der Kante. Der Frequenzgang des Differenzsignals, das durch Subtrahieren
des Integrationssignals vom Originalbildsignal Sorg erhalten wurde,
ist in 34 dargestellt. Die oben beschriebenen
bandbegrenzten Bildsignale haben eine solche Kennlinie, daß in einer
flachen Zone, in der die Änderung
der Bilddichte des Originalbilds vergleichsweise schwach ausfällt, der
Absolutwert des Signalwerts jedes bandbegrenzten Bildsignals in
jedem Frequenzband klein sein kann. Wie andererseits in 37 zu
sehen ist, ist in einer Zone in der Nähe einer Bildkante, wo sich die
Bilddichte abrupt ändert,
in solchen Fällen,
in denen das bandbegrenzte Bildsignal zu einem vergleichsweise niederfrequenten
Band gehört,
das heißt
in den Fällen,
in denen die Größe der Unschärfemaske
bei der Bildung des Unschärfebildsignals
Susk, vergleichsweise groß ist,
die Bildkante in der Unschärfemaske
enthalten, die für
ein Bildelement eingerichtet ist, welches sich in der Nähe der Kante
befindet. Daher wird in diesen Fällen
das bandbegrenzte Bildsignal von der Kante abträglich beeinflußt, und
der Absolutwert des Signalwerts des bandbegrenzten Signals wird
vergleichsweise groß.
Auf diese Weise wird ein Abschnitt, der nicht die Bildkante darstellt,
von dem Bilddichtewert der Kante abträglich beeinflußt, und
es kommt im Kantenbereich des durch den Dynamikbereich-Kgmpressionsvorgang
erhaltenen Bildes zu einem Artefakt, beispielsweise einem Überschwinger
oder einem Unterschwinger.The integration signal, which with the help of the integration device 4 has won the in 33 illustrated frequency response. In 33 the solid line means the frequency response of the integration signal corresponding to a flat zone in which there is no edge. In addition, the dashed line indicates the frequency response of the integration signal for a zone near the edge. The frequency response of the difference signal obtained by subtracting the integration signal from the original image signal Sorg is in 34 shown. The above-described band-limited image signals have such a characteristic that in a flat zone where the change of the image density of the original image is comparatively weak, the absolute value of the signal value of each band-limited image signal in each frequency band may be small. How else in 37 is seen in a zone near an image edge where the image density abruptly changes in those cases where the band-limited image signal belongs to a comparatively low-frequency band, that is, in cases where the size of the unsharp mask is included the formation of the blur image signal Susk, which is comparatively large, includes the image edge in the blur mask arranged for a pixel located near the edge. Therefore, in these cases, the band-limited image signal is adversely affected by the edge, and the absolute value of the signal value of the band-limited signal becomes comparatively large. In this way, a portion that does not represent the image edge is adversely affected by the image density value of the edge, and it comes in the edge region of the image obtained by the dynamic range Kgmpressionsvorgang to an artifact, such as an overshoot or undershoot.
Das
bandbegrenzte Bildsignal wird daher mit der oben genannten Funktion
fk derart umgewandelt, daß in
solchen Fällen,
in denen der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals größer als
der Schwellenwert Th1 ist, der Absolutwert klein werden kann. Die
Absolutwerte der bandbegrenzten Bildsignale, die auf diese Weise
umgewandelt wurden, werden integriert, und das erhaltene integrierte
Signal wird von dem Originalbildsignal Sorg subtrahiert. Auf diese
Weise wird ein Signal entsprechend dem Unschärfebildsignal Sus in der oben
genannten Formel (3) erhalten. Bei der Ausführungsform der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung gemäß der Erfindung
soll der Begriff „Unschärfebildsignal" in engem Sinn verstanden
werden, und das dem Unschärfebildsignal
Sus in der obigen Formel (3) entsprechende Signal wird als Differenzsignal
bezeichnet.The
band-limited image signal is therefore with the above function
fk converted so that in
such cases,
in which the absolute value of the band-limited image signal is greater than
the threshold Th1 is, the absolute value can become small. The
Absolute values of the band-limited image signals obtained in this way
are integrated and integrated
Signal is subtracted from the original image signal Sorg. To this
Way, a signal corresponding to the blur image signal Sus in the above
obtained formula (3). In the embodiment of the dynamic range compression device according to the invention
The term "blur image signal" should be understood in a narrow sense
and that the blur image signal
Sus in the above formula (3) corresponding signal is called difference signal
designated.
Wie
in 34 dargestellt ist, besitzt in der flachen Zone,
in der sich keine Kante befindet, das Differenzsignal den durch
die ausgezogene Linie dargestellten Frequenzgang. Außerdem besitzt
gemäß der gestrichelten
Linie in 34 das Differenzsignal in der
Zone nahe einer Kante einen solchen Frequenzgang, daß er auch
ein vergleichsweise hochfrequentes Band enthalten kann. Damit lassen
sich die gleichen Effekte erzielen wie dann, wenn die Größe der zur
Bildung des Differenzsignals verwendeten Unschärfemaske kleiner gewählt ist
als die Größe der aktuellen
Unschärfemaske
in der Zone nahe einer Kante.As in 34 is shown in the flat zone in which there is no edge, the difference signal has the frequency response shown by the solid line. In addition, according to the dashed line in FIG 34 the difference signal in the zone near an edge has such a frequency response that it can also contain a comparatively high-frequency band. Thus, the same effects can be achieved as when the size of the unsharp mask used to form the difference signal is smaller than the size of the current unsharp mask in the zone near one edge.
Auf
diese Weise wird das bandbegrenzte Signal entsprechend der Zone
in der Nähe
einer Kante mit kleinem Signalwert, dessen Absolutwert vergleichsweise
groß ist,
umgewandelt in das Signal, welches nur geringen Einfluß auf das
Signal bezüglich
der niederfrequenten Komponenten hat, welches auf das Originalbildsignal
Sorg addiert werden soll. Folglich wird innerhalb der Zone nahe
einer Kante, wo sich die Bilddichte abrupt ändert, der Einfluß eines
Signals geschwächt,
der das Auftreten eines Artefakts verursacht. Im Ergebnis kann ein
Bild ohne Artefakt bei guter Bildqualität durch den Dynamikbereich-Kompressionsprozeß gewonnen werden.On
this way, the band-limited signal becomes the zone
near
an edge with a small signal value whose absolute value comparatively
is great
converted into the signal, which has little influence on the
Signal regarding
the low-frequency components, which points to the original image signal
Sorg should be added. Consequently, within the zone becomes close
an edge where the image density changes abruptly, the influence of a
Weakened signal,
which causes the occurrence of an artifact. As a result, a
Image obtained without artifact in good image quality through the dynamic range compression process.
Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
wird das verarbeitete Signal Sproc mit Hilfe der Formel (13) erhalten.
Alternativ kann das verarbeitete Bildsignal Sproc auch mit der unten
angegebenen Formel (14) gewonnen werden. Die Formeln (13) und (14)
unterscheiden sich in dem im folgenden erläuterten Punkt. Insbesondere
wird gemäß Formel
(13) das bandbegrenzte Bildsignal dadurch gewonnen, daß die Signale
zweier benachbarter Frequenzbänder
voneinander subtrahiert werden. Hingegen wird gemäß der Formel
(14) das bandbegrenzte Signal erhalten, indem jedes der Unschärfebildsignale
Susk sämtlicher
Frequenzbänder
von dem Originalbildsignal Sorg subtrahiert wird. Das Differenzsignal,
welches durch die Formel (14) gewonnen wird, besitzt den in 35 dargestellten
Frequenzgang. Wie dort dargestellt ist, wird in der flachen Zone,
in der sich keine Kante befindet, das Differenzsignal den durch
die ausgezogene Linie dargestellten Frequenzgang erhalten. Wie außerdem durch
die gestrichelte Linie in 35 dargestellt
ist, besitzt in der Zone nahe einer Kante das Differenzsignal den
Frequenzgang, mit dem es ein vergleichsweise hochfrequentes Band
beinhalten kann. Damit lassen sich die gleichen Effekte erzielen,
wie man sie erreicht, wenn man die Größe der zur Gewinnung des Unschärfebildsignals
Sus verwendeten Unschärfemaske
kleiner eingestellt wird als die Größe der tatsächlichen Unschärfemaske
in der Nähe
einer Kante. Wenn der durch die gestrichelte Linie in 35 dargestellte
Frequenzgang mit jenem nach 34 verglichen
wird, so ist die Antwort in 35 über dem
gesamten Frequenzband niedrig. Daher wird in dem in 35 gezeigten
Frequenzgang die Antwort auch in der flachen Zone erhalten, die
sich nicht in der Nähe
einer Kante befindet. Das verarbeitete Bildsignal Sproc sollte also
vorzugsweise mit Hilfe der Formel (13) ermittelt werden. Bei der
Formel (13) wird die Antwort in der flachen Zone nicht niedrig,
und es wird nur die Antwort in der Zone nahe einer Kante klein. Sproc = Sorg + D(Sorg – Fdrc(Sorg,
Sus1, Sus2, ..., SusN))
Fdrc(Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)
=
(1/N)·{f1(Sorg – Sus1)
+ f2(Sorg – Sus2)
+ ...
+ fk(Sorg – Susk)
+ ... + fN(Sorg – SusN)} (14)worin Sproc
für das
Bildsignal steht, bei dem der dynamische Bereich komprimiert wurde,
Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N) das Unschärfemasken-Bildsignal bedeutet,
fk (k = 1 bis N) die Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals
darstellt und D(Sorg – Fdrc)
den Dynamikbereich-Kompressionsfaktor darstellt, der sich nach Maßgabe des
niederfrequenten Komponentensignals bestimmt, wobei D die Funktion
zum Umwandeln von Sorg – Fdrc
darstellt.In the embodiment described above, the processed signal Sproc is obtained by the formula (13). Alternatively, the processed image signal Sproc may be obtained by the formula (14) given below. The formulas (13) and (14) differ in the point explained below. In particular, according to formula (13), the band-limited image signal is obtained by subtracting the signals of two adjacent frequency bands from each other. On the other hand, according to the formula (14), the band-limited signal is obtained by subtracting each of the unsharp image signals Susk of all the frequency bands from the original image signal Sorg. The difference signal obtained by the formula (14) has the in 35 illustrated frequency response. As shown there, in the flat zone where there is no edge, the difference signal is given the frequency response shown by the solid line. As also indicated by the dashed line in 35 is shown, in the zone near an edge, the difference signal has the frequency response with which it may include a comparatively high-frequency band. Thus, the same effects as obtained by setting the size of the unsharp mask used to obtain the unsharp image signal Sus smaller than the size of the actual unsharp mask in the vicinity of an edge can be obtained. When indicated by the dashed line in 35 shown frequency response with that after 34 is compared, so the answer is in 35 low over the entire frequency band. Therefore, in the in 35 the response shown is also obtained in the flat zone that is not near an edge. The processed image signal Sproc should therefore preferably be determined using the formula (13). In the formula (13), the answer in the flat zone does not become low, and only the answer in the zone near an edge becomes small. Sproc = Sorg + D (Sorg - Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN) = (1 / N) · {f1 (Sorg - Sus1 ) + f2 (Sorg - Sus2) + ... + fk (Sorg - Susk) + ... + fN (Sorg - SusN)} (14) where Sproc stands for the image signal in which the dynamic range has been compressed, since the original image signal means that Susk (k = 1 to N) means the unsharp image signal, fk (k = 1 to N) represents the function of converting the band-limited image signal and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor that determines in accordance with the low-frequency component signal, where D represents the function for converting Sorg-Fdrc.
Außerdem wird
bei der oben beschriebenen Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
gemäß 15 die
Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals so eingerichtet,
daß in den
Fällen,
in denen der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals größer als
der Schwellenwert Th1 ist, der Absolutwert klein werden kann. Alternativ
kann beispielsweise gemäß 18 die
Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals so eingestellt
werden, daß in
den Fällen,
in denen der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals größer als
der Schwellenwert Th1 ist, der Absolutwert klein werden kann, außerdem derart,
daß dann,
wenn der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals kleiner als
der Schwellenwert Th2 ist, der Absolutwert klein werden kann.In addition, in the above-described embodiment, the dynamic range compression device according to FIG 15 the function for converting the band-limited image signal is arranged so that in In cases where the absolute value of the band-limited image signal is larger than the threshold value Th1, the absolute value may become small. Alternatively, for example, according to 18 the function for converting the band-limited image signal may be set so that in cases where the absolute value of the band-limited image signal is larger than the threshold value Th1, the absolute value may become small, such that when the absolute value of the band-limited image signal is smaller than the threshold Th2 is, the absolute value can become small.
Auf
diese Weise kann eine Korrektur in der Weise durchgeführt werden,
daß, wenn
der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals kleiner als der Schwellenwert
Th2 ist, der seinerseits kleiner als der Schwellenwert Th1 ist,
der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals in einen kleinen
Wert umgewandelt werden kann. In diesen Fällen kann die Antwort bezüglich der
Komponenten mit kleinem Absolutwert von einem kleinen Signalwert,
die sich also als Rauschen innerhalb des Bildes auffassen lassen,
auf einen niedrigen Wert gebracht werden, demzufolge sich Rauschen
in dem verarbeiteten Bild unterdrücken läßt.On
this way, a correction can be made in the way
that if
the absolute value of the band-limited image signal is smaller than the threshold value
Th2, which in turn is smaller than the threshold Th1,
the absolute value of the band-limited image signal in a small
Value can be converted. In these cases, the answer regarding the
Small absolute value components of a small signal value,
which can be understood as noise within the image,
be brought to a low value, consequently, noise
in the processed image.
Weiterhin
wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
das verarbeitete Bildsignal Sproc mit Hilfe der Formel (13) oder
der Formel (14) gewonnen, wobei als weitere Alternative das verarbeitete
Bildsignal Sproc mit Hilfe der unten angegebenen Formel (15) erhalten werden
kann. Die Formel (14) unterscheidet sich nach der Formel (15) in
dem nachfolgend erläuterten
Aspekt. Bei der Formel (14) wird das bandbegrenzte Bildsignal dadurch
gewonnen, daß jedes
der Unschärfebildsignale
Susk für
sämtliche
Frequenzbänder
von dem Originalbildsignal Sorg subtrahiert wird. Gemäß Formel
(15) hingegen wird jedes der Unschärfebildsignale Susk mit k =
2 bis N von dem Unschärfebildsignal
Sus1 subtrahiert. Bei der mit der Formel (14) durchgeführten Verarbeitung
werden die hochfrequenten Komponenten, die man als Rauschen in dem
Bild auffassen kann, ebenfalls betont, und daher wird Rauschen in
dem resultierenden verarbeiteten Bild wahrnehmbar. Hingegen wird
bei der Verarbeitung gemäß der Formel
(15) dafür
gesorgt, daß die
hochfrequenten Komponenten eliminiert sind. Deshalb wird das Rauschen
nicht-wahrnehmbar, und man erhält
ein verarbeitetes Bild guter Bildqualität. Sproc = Sorg + D(Sorg – Fdrc(Sus1, Sus2, ..., SusN))
Fdrc(Sus1,
Sus2, ..., SusN)
= (1/N)·{f2(Sus1 – Sus2)
+ f3(Sus1 – Sus3)
+ ...
+ fk(Sus1 – Susk)
+ ... + fN(Sus1 – SusN)} (15)wobei Sproc
für das
Bildsignal steht, bei dem der dynamische Bereich komprimiert wurde,
Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N) das Unschärfemasken-Bildsignal bedeutet,
fk (k = 2 bis N) die Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals
darstellt und D(Sorg – Fdrc)
den Dynamikbereich-Kompressionsfaktor darstellt, der sich nach Maßgabe des
niederfrequenten Komponentensignals bestimmt, wobei D die Funktion
zum Umwandeln von Sorg – Fdrc
darstellt.Furthermore, in the above-described embodiments of the dynamic range compression device, the processed image signal Sproc is obtained by the formula (13) or the formula (14), and as another alternative, the processed image signal Sproc can be obtained by the formula (15) given below , The formula (14) differs according to the formula (15) in the aspect explained below. In the formula (14), the band-limited image signal is obtained by subtracting each of the unsharp image signals Susk for all the frequency bands from the original image signal Sorg. On the other hand, according to formula (15), each of the blur image signals Susk having k = 2 to N is subtracted from the blur image signal Sus1. In the processing performed by the formula (14), the high-frequency components which can be regarded as noise in the image are also emphasized, and therefore noise in the resulting processed image becomes perceptible. On the contrary, in the processing according to the formula (15), the high-frequency components are eliminated. Therefore, the noise becomes imperceptible and a processed image of good image quality is obtained. Sproc = Sorg + D (Sorg-Fdrc (Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sus1, Sus2, ..., SusN) = (1 / N) · {f2 (Sus1-Sus2) + f3 ( Sus1-Sus3) + ... + fk (Sus1-Susk) + ... + fN (Sus1-SusN)} (15) where Sproc stands for the image signal in which the dynamic range has been compressed, since the original image signal means that Susk (k = 1 to N) means the unsharp image signal, fk (k = 2 to N) represents the function of converting the band-limited image signal and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor that determines in accordance with the low-frequency component signal, where D represents the function for converting Sorg-Fdrc.
Als
weitere Alternative kann die Verarbeitung gemäß der unten angegebenen Formel
(16) durchgeführt
werden. In der oben dargestellten Formel (13) wird das bandbegrenzte
Bildsignal (Sorg – Sus1)
verwendet. Gemäß Formel
(16) hingegen wird das bandbegrenzte Bildsignal (Sorg – Sus1 nicht
verwendet. Im Ergebnis werden die Höchstfrequenzkomponenten in 14 eliminiert.
Wenn daher bei der Verarbeitung gemäß Formel (15) das verarbeitete
Bildsignal Sproc derart gebildet werden kann, daß die hohen Frequenzkomponenten
eliminiert werden können,
wird Rauschen nicht-wahrnehmbar, und man kann ein verarbeitetes
Bild mit guter Bildqualität
erzielen. Sproc =
Sorg + D(Sorg – Fdrc(Sus1,
Sus2, ..., SusN))
Fdrc (Sus1, Sus2, ..., SusN)
= {f2(Sus1 – Sus2)
+ f3(Sus2 – Sus3)
+ ...
+ fk(Susk – 1 – Susk)
+ ... + fN(SusN – 1 – SusN)} (16)wobei Sproc
für das
Bildsignal steht, bei dem der dynamische Bereich komprimiert wurde,
Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N) das Unschärfemasken-Bildsignal bedeutet,
fk (k = 2 bis N) die Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals
darstellt und D(Sorg – Fdrc)
den Dynamikbereich-Kompressionsfaktor dar stellt, der sich nach Maßgabe des
niederfequenten Komponentensignals bestimmt, wobei D die Funktion
zum Umwandeln von Sorg – Fdrc
darstellt.As another alternative, the processing may be carried out according to the formula (16) given below. In the above formula (13), the band-limited image signal (Sorg-Sus1) is used. On the other hand, according to formula (16), the band-limited image signal (Sorg-Sus1 is not used 14 eliminated. Therefore, in the processing according to the formula (15), when the processed image signal Sproc can be formed so that the high frequency components can be eliminated, noise becomes imperceptible, and a processed image with good image quality can be obtained. Sproc = Sorg + D (Sorg-Fdrc (Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sus1, Sus2, ..., SusN) = {f2 (Sus1-Sus2) + f3 (Sus2-Sus3) +. .. + fk (Susk-1-Susk) + ... + fN (SusN-1-SusN)} (16) where Sproc stands for the image signal in which the dynamic range has been compressed, since the original image signal means that Susk (k = 1 to N) means the unsharp image signal, fk (k = 2 to N) represents the function of converting the band-limited image signal and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor that determines in accordance with the low-frequency component signal, where D represents the function for converting Sorg-Fdrc.
Bei
dem Dynamikbereich-Kompressionsprozeß sollte bei der Frequenzbetonungsverarbeitung
die Form der Funktion f nach 15 vorzugsweise
nach Maßgabe
des Teils des Objekts geändert
werden, von dem ein Bild aufgezeichnet wurde, oder es sollten die
Frequenzbänder
der bandbegrenzten Bildsignale geändert werden.In the dynamic range compression process, in the frequency emphasis processing, the form of the function f should become 15 preferably be changed in accordance with the part of the object from which an image was recorded, or the frequency bands of the band-limited image signals should geän be changed.
Bei
einem Bild der weiblichen Brust beispielsweise ist die Änderung
des Signalwerts an einer Grenze zwischen dem Hintergrund und der
Hautstruktur scharf und deutlich. Wenn daher die Verarbeitung durchgeführt wird
durch Beseitigen des Signals des hohen Frequenzbands, und nur das
Signal des unteren Frequenzbands verwendet wird, kommt es zur Entstehung
eines Artefakts. In den Fällen,
in denen derartige Bilder verarbeitet werden, sollte also der Umwandlungsprozeß in der
Weise durchgeführt
werden, daß das
Signal des hohen Frequenzbands ebenfalls erhalten bleibt. Bei einem
Brustbild gibt es keine scharfe oder starke Signaländerung
wie bei der Mammographie. Selbst wenn das Signal der Hochfrequenzkomponenten
in dem Umwandlungsprozeß nicht
erhalten bleibt, kommt es bei dem Mammographiebild nicht zu einem
Artefakt. In solchen Fällen,
in denen zum Beispiel das Brustbild verarbeitet wird, kann auch
nur das Signal der niederfrequenten Komponenten dem Umwandlungsprozeß unterzogen
werden. In den Fällen,
in denen die Verarbeitung derart durchgeführt wird, daß die Absolutwerte
der bandbegrenzten Bildsignale sich entsprechend den Frequenzbändern der
bandbegrenzten Bildsignale oder dem Abschnitt des Objekts, von dem
das Bild aufgezeichnet wurde, geändert
werden können,
kann. ein Bild guter Bildqualität
entsprechend dem als Bild aufgezeichneten Objektabschnitt oder entsprechend
den Frequenzbändern
erhalten werden.at
For example, a picture of the female breast is the change
the signal value at a boundary between the background and the
Skin texture sharp and clear. Therefore, when the processing is performed
by eliminating the signal of the high frequency band, and only that
Signal of the lower frequency band is used, it comes into existence
an artifact. In cases,
In which such images are processed, so should the conversion process in the
Manner performed
be that
Signal of the high frequency band is also preserved. At a
Chest image, there is no sharp or strong signal change
as in mammography. Even if the signal of the high frequency components
not in the conversion process
is preserved, it does not come to the mammographic image to a
Artifact. In such cases,
in which, for example, the bust image is processed, too
only the signal of the low-frequency components undergo the conversion process
become. In cases,
in which the processing is performed such that the absolute values
the band-limited image signals corresponding to the frequency bands of
band-limited image signals or the portion of the object from which
the picture was recorded, changed
can be
can. a picture of good picture quality
according to the object section recorded as a picture or correspondingly
the frequency bands
to be obtained.
Die
Umwandlung der bandbegrenzten Bildsignale innerhalb der Umwandlungseinrichtung 3 läßt sich ungeachtet
des oben angesprochenen Schwellenwerts Th1 und entsprechend mehreren
Funktionen f1 bis fN vornehmen, welche für unterschiedliche Frequenzbänder variieren,
so daß der
Absolutwert jedes bandbegrenzten Bildsignals in einen Wert umgewandelt
werden kann, der nicht größer ist
als der Absolutwert des bandbegrenzten Bild signals, und der nach
Maßgabe
des Absolutwerts des bandbegrenzten Bildsignals bestimmt wird.The conversion of the band-limited image signals within the converter 3 can be made regardless of the above-mentioned threshold value Th1 and corresponding to a plurality of functions f1 to fN which vary for different frequency bands, so that the absolute value of each band-limited image signal can be converted into a value not larger than the absolute value of the band-limited image signal, and which is determined in accordance with the absolute value of the band-limited image signal.
Was
die Funktionen f1 bis fN angeht, so sollte vorzugsweise eine Kombination
passender Funktionen entsprechend den zu erreichenden charakteristischen
Merkmalen der Bildverarbeitung eingerichtet werden.What
the functions f1 to fN, so should preferably a combination
matching functions according to the characteristic to be achieved
Characteristics of image processing are set up.
Bei
der Ausführungsform
ohne den Schwellenwert kann das verarbeitete Bildsignal Sproc so
einjustiert werden, daß es
einen beliebigen Frequenzgang hat, beispielsweise durch Variieren
der Funktionen, die in der Umwandlungseinrichtung 3 verwendet
werden, für
verschiedene Frequenzbänder.
Was die Frequenzbetonungsverarbeitung angeht, so läßt sich
also der Frequenzgang des verarbeiteten Bildsignals Sproc entsprechend
den Bedingungen einjustieren, die für die in den jeweiligen oben
beschriebenen Vorrichtungen zu verarbeitenden Bilder erforderlich
sind.In the embodiment without the threshold, the processed image signal Sproc may be adjusted to have an arbitrary frequency response, for example, by varying the functions included in the converter 3 used for different frequency bands. As for the frequency emphasis processing, therefore, the frequency response of the processed image signal Sproc can be adjusted according to the conditions required for the images to be processed in the respective apparatuses described above.
In
den Fällen
des Dynamikbereich-Kompressionsprozesses werden als bei unterschiedlichen
Frequenzbändern
variierende Funktionen zum Beispiel die in 36 dargestellten
Funktionen verwendet. Jede der Funktionen nach 36 wandelt
ein bandbegrenztes Bildsignal derart um, daß der Absolutwert des bandbegrenzten
Bildsignals in einen Wert umgewandelt werden kann, der nicht größer ist
als der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals, und sich entsprechend
diesem Absolutwert bestimmt. Außerdem
führt jede
der Funktionen die Umwandlung derart durch, daß für das bandbegrenzte Bildsignal,
dessen Absolutwert größer als
der vorbestimmte Wert ist, der Wert des umgewandelten Bildsignals
etwa einen vorbestimmten Pegel erhält. Wie in 36 dargestellt
ist, wird in einer Funktion zum Verarbeiten eines unteren Frequenzbands
der erwähnte
vorbestimmte Wert kleiner eingestellt als die Werte der anderen
Funktionen.In the cases of the dynamic range compression process, functions varying at different frequency bands, for example, those in 36 used functions shown. Each of the functions after 36 converts a band-limited image signal so that the absolute value of the band-limited image signal can be converted into a value not larger than the absolute value of the band-limited image signal and determined according to this absolute value. In addition, each of the functions performs the conversion such that for the band-limited image signal whose absolute value is larger than the predetermined value, the value of the converted image signal becomes about a predetermined level. As in 36 In a function for processing a lower frequency band, the aforementioned predetermined value is set smaller than the values of the other functions.
In
anderen Worten: die Funktionen haben derartige Verläufe, daß jede Funktion
durch den Ursprung gehen kann, demzufolge die Neigung der Funktion
auf höchstens
1 einstellbar ist, ungeachtet des Werts des bandbegrenzten Bildsignals,
welches mit der Funktion verarbeitet wurde, wobei außerdem die
Steigung der Funktion zu 0 wird oder sich dem Wert 0 annähert, wenn
der Absolutwert des Signalwerts des mit der Funktion verarbeiteten
bandbegrenzten Bildsignals groß wird.
Außerdem
haben die Funktionen einen solchen Verlauf, daß bei einer Funktion zum Verarbeiten
eines niederfrequenten Bandes der Absolutwert des verarbeiteten
Signalwerts, welcher zu dem Punkt der Funktion gehört, in welchem
die Steigung der Funktion den Wert 0 oder einen Wert nahe bei 0
hat, einen kleineren Wert annehmen kann als bei den anderen Funktionen.
Die Funktionen haben eine derartige Wirkung, daß die Kanteninformation weitestgehend
in einem schmalen Dynamikbereich erhalten bleibt.In
In other words, the functions have such courses that every function
can go through the origin, hence the inclination of the function
at most
1 is adjustable irrespective of the value of the band-limited image signal,
which has been processed with the function, wherein also the
Slope of the function becomes 0 or approaches the value 0 if
the absolute value of the signal value of the function processed with the function
bandlimited image signal becomes large.
Furthermore
the functions have such a history as to be processed by a function
a low-frequency band the absolute value of the processed
Signal value, which belongs to the point of the function, in which
the slope of the function is 0 or a value close to 0
has a smaller value than the other functions.
The functions have such an effect that the edge information as much as possible
maintained in a narrow dynamic range.
Auswirkungen,
die durch Variieren der Funktionen für unterschiedliche Frequenzbänder erreicht
werden, werden im folgenden beschrieben. 19A, 19B, 19C und 19D sind anschauliche Ansichten der Probleme in
Verbindung mit der herkömmlichen
Methode, bei der die gleiche Funktion für die Funktionen f1 bis fN
verwendet wird, das heißt
bei der die bandbegrenzten Bildsignale sämtlicher Frequenzbänder mit demselben
Umwandlungsverfahren umgewandelt werden. In den 19A, 19B, 19C und 19D ist
die Verarbeitung in der Nähe
einer Kante, an der sich die Bilddichte abrupt ändert, schrittweise dargestellt. 19A zeigt ein stufenähnliches Profil des Originalbildsignals
und die Profile der aus dem Originalbildsignal geformten Unschärfebildsignale. 19B zeigt die Profile der bandbegrenzten Bildsignale
für die
in 19A dargestellten Signale. 19C zeigt
die Profile der umgewandelten Bildsignale, und 19D zeigt das Profil des durch Integrieren der
umgewandelten Signale erhaltenen Signals.Effects that are achieved by varying the functions for different frequency bands are described below. 19A . 19B . 19C and 19D FIG. 4 are illustrative views of the problems associated with the conventional method in which the same function is used for the functions f1 to fN, that is, the band-limited image signals of all the frequency bands are converted by the same conversion method. In the 19A . 19B . 19C and 19D For example, the processing near an edge where the image density changes abruptly is stepwise displayed. 19A shows a step-like profile of the original image signal and the profiles of the blur image signals formed from the original image signal. 19B shows the profiles of the band-limited image signals for the in 19A represented signals. 19C shows the profiles of the converted image signals, and 19D shows the profile of the signal obtained by integrating the converted signals.
Es
besteht die Möglichkeit,
die in 18 dargestellten Funktionen
zu verwenden, die auch bei der Frequenzbetonungsverarbeitung verwendet
werden. Diese Funktionen haben die Wirkung, daß der Anstieg des Integrationssignals
gemäß 19D, welches durch Integrieren der umgewandelten
Bildsignale gewonnen wurde, natürlich
gestaltet werden kann. Auf diese Weise erhält man ein glattes verarbeitetes
Bildsignal Sproc.There is a possibility that in 18 to use functions that are also used in the frequency emphasis processing. These functions have the effect that the increase of the integration signal according to 19D which has been obtained by integrating the converted image signals can be made natural. In this way one obtains a smooth processed image signal Sproc.
Weiterhin
können
Funktionen, die beide Charakteristika der zwei Arten von oben beschriebenen
Funktionen aufweisen, verwendet werden, um dadurch die Effekte beider
Funktionen zu erhalten. In solchen Fällen, in denen die für die einzelnen
Frequenzbänder verwendeten
Funktionen entsprechend der zu erreichenden Charakteristika der
Bildverarbeitung variiert werden, kann der Frequenzgang für das gesamte
Frequenzband entsprechend einjustiert werden.Farther
can
Functions, both characteristics of the two types described above
Have functions used to thereby reduce the effects of both
To get functions. In such cases, those for the individual
Frequency bands used
Functions according to the characteristics to be achieved
Image processing can be varied, the frequency response for the whole
Frequency band be adjusted accordingly.
Im
folgenden wird eine andere Ausführungsform
des Dynamikbereich-Kompressionsverfahrens
und der entsprechenden Vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert. Bei
dieser Ausführungsform
sind die von der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1,
der Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung 2,
der Integrationseinrichtung 4, der Subtrahiereinrichtung 6 und
der Kompressionsprozeßeinrichtung 7 durchgeführten Prozesse
die gleiche wie bei der oben in Verbindung mit 28 beschriebenen
Ausführungsform.
Aus diesem Grund soll nur der von der Umwandlungseinrichtung 3 durchgeführte Prozeß im folgenden
beschrieben werden.In the following, another embodiment of the dynamic range compression method and the corresponding apparatus according to the invention will be explained. In this embodiment, those of the blur image signal generation means are 1 , the bandlimited image signal generating means 2 , the integration facility 4 , the subtractor 6 and the compression process device 7 Processes performed are the same as those associated with above 28 described embodiment. For this reason, only that of the conversion device 3 performed process will be described below.
Grundsätzlich läßt sich
der Aufbau der Ausführungsform
der im folgenden zu beschreibenden Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
gemäß 20 veranschaulichen,
die die Bildverarbeitungsvorrichtung zum Durchführen der oben beschriebenen
Frequenzbetonungsverarbeitung zeigt. Allerdings sind verschiedene
in die Operationseinrichtung 23 eingebaute Einrichtungen
verschieden von jenen, die für
die Frequenzbetonungsverarbeitung verwendet werden. Im folgenden
wird anhand der 20 die Ausführungsform der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
erläutert.Basically, the structure of the embodiment of the dynamic range compression device to be described below according to 20 illustrate the image processing apparatus for performing the frequency emphasis processing described above. However, different are in the surgical facility 23 built-in devices other than those used for the frequency emphasis processing. The following is based on the 20 the embodiment of the dynamic range compression device explained.
Wie
in dem oben erläuterten
Ausführungsbeispiel
werden die bandbegrenzten Bildsignale aus dem Originalbildsignal
Sorg und aus den mehreren Unschärfebildsignalen
Susk gebildet, die von der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1 erzeugt
wurden. Jedes der bandbegrenzten Bildsignale wird von dem Subtrahierer 21 erhalten,
der die Unschärfebildsignale
Susk zweier benachbarter Frequenzbänder (für das Originalbildsignal Sorg
sind dies Sorg und Sus1) voneinander substrahiert. Insbesondere
werden die Werte von Sorg – Sus1,
Sus1 – Sus2,
... SusN1 – SusN
sukzessive berechnet, um dadurch die bandbegrenzten Bildsignale
zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform
wird für
das bandbegrenzte Bildsignal Sus1 – Sus2 zum Beispiel das Signal
Sus2 – Sus3
als das zugehörige
Hilfsbildsignal verwendet. Daher dient eine einzige Einrichtung
im wesentlichen als Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung
und als Hilfsbildsignal-Erzeugungseinrichtung.
Insbesondere wird das von der Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung
erzeugte Signal als bandbegrenztes Signal und außerdem als Hilfsbildsignal,
welches dem benachbarten bandbegrenzten Bildsignal entspricht, verarbeitet.As in the embodiment explained above, the band-limited image signals are formed from the original image signal Sorg and from the plurality of unsharp image signals Susk received from the unsharp image signal generating means 1 were generated. Each of the bandlimited image signals is from the subtractor 21 obtained subtracting the blur image signals Susk two adjacent frequency bands (for the original image signal Sorg are Sorg and Sus1) of each other. Specifically, the values of Sorg-Sus1, Sus1-Sus2, ... SusN1-SusN are successively calculated to thereby obtain the band-limited image signals. In this embodiment, for the band-limited image signal Sus1-Sus2, for example, the signal Sus2-Sus3 is used as the associated auxiliary image signal. Therefore, a single device serves essentially as a band-limited image signal generating means and as an auxiliary image signal generating means. In particular, the signal generated by the band-limited image signal generating means is processed as a band-limited signal and also as an auxiliary image signal corresponding to the adjacent band-limited image signal.
Danach
wird jedes auf diese Weise gewonnene bandbegrenzte Bildsignal in
der Umwandlungseinrichtung 3 umgewandelt. Die Umwandlung
erfolgt für
jedes bandbegrenzte Bildsignal durch Einsatz des Umwandlers 22 und
des Umwandlers 24 gemäß 20.
In dem Umwandler 22 wird der Umwandlungsprozeß unter Verwendung
einer der Funktionen f1 bis fN der jeweiligen Frequenzbänder durchgeführt, um
ein eingeschränktes
oder beschränktes
Bildsignal zu gewinnen. In dem Umwandler 24 erfolgt ein
Umwandlungsprozeß unter Verwendung
einer Funktion g, um dadurch ein Vergrößerungsverhältnissignal zu erhalten. In
dem Multiplizierer 25 wird das beschränkte Bildsignal mit dem Vergrößerungsverhältnissignal
multipliziert. Auf diese Weise erfolgt die Umwandlung. In derartigen
Fällen
werden gemäß 20 die
Signale zweier benachbarter Frequenzbänder miteinander multipliziert.
Das beschränkte
Bildsignal, welches durch Umwandlung des bandbegrenzten Bildsignals
Sus1 – Sus2
gewonnen wurde, und das Vergrößerungsverhältnissignal,
das durch Umwandlung des Hilfsbildsignals Sus2 – Sus3 gewonnen wurde, werden
beispielsweise miteinander multipliziert. Der Umwandler 22 zum
Durchführen
der Umwandlung mit der Funktion fk entspricht einer Beschränktes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung.
Der Umwandler 24 zum Durchführen der Umwandlung mit der
Funktion g entspricht der Vergrößerungsverhältnissignal-Erzeugungseinrichtung.
Weiterhin entspricht der Multiplizierer 25 zum Multiplizieren
der von den Umwandlern 22 und 24 gebildeten Ausgangssignale
miteinander einer Multiplikationseinrichtung oder Multipliziereinrichtung.Thereafter, each band-limited image signal obtained in this way is converted in the conversion means 3 transformed. The conversion is done for each band-limited image signal by using the converter 22 and the converter 24 according to 20 , In the converter 22 For example, the conversion process is performed using one of the functions f1 to fN of the respective frequency bands to obtain a limited or limited image signal. In the converter 24 a conversion process is performed by using a function g to thereby obtain a magnification ratio signal. In the multiplier 25 the limited image signal is multiplied by the enlargement ratio signal. In this way, the conversion takes place. In such cases, according to 20 multiplies the signals of two adjacent frequency bands. The limited image signal obtained by converting the band-limited image signal Sus1-Sus2 and the enlargement ratio signal obtained by converting the auxiliary image signal Sus2-Sus3 are multiplied together, for example. The converter 22 for performing the conversion with the function fk corresponds to a restricted image signal generating means. The converter 24 for performing the conversion with the function g corresponds to the enlargement ratio signal generating means. Furthermore, the multiplier corresponds 25 to multiply that of the converters 22 and 24 formed output signals together a multip likationseinrichtung or multiplier.
Die
Funktionen f1 bis fN können
identisch zueinander sein, sie können
aber auch verschieden sein. Sie können beliebig entsprechend
den Charakteristika der durchzuführenden
Bildverarbeitung eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform
werden als Funktionen f1 bis fN diejenigen Funktionen verwendet,
von denen jede das bandbegrenzte Bildsignal derart beschränkt, daß es kleiner
werden kann als der Absolutwert des bandbegrenzten Bildsignals,
wobei die Funktionen außerdem
für verschiedene
Frequenzbänder
unterschiedlich sind. Beispielsweise werden die in 36 dargestellten
Funktionen verwendet.The functions f1 to fN may be identical to each other, but they may be different. They can be arbitrarily set according to the characteristics of the image processing to be performed. In this embodiment, as functions f1 to fN, those functions are used each of which limits the band-limited image signal so as to become smaller than the absolute value of the band-limited image signal, and the functions are also different for different frequency bands. For example, the in 36 used functions shown.
Was
die Frequenzbetonungsverarbeitung angeht, so wird für die Funktion
g zum Beispiel die in 21 gezeigte Funktion verwendet.As for the frequency emphasis processing, for example, for the function g, the in 21 used function shown.
Als
Funktion g kann zum Beispiel eine Funktion verwendet werden, wie
sie in 21 dargestellt ist. Mit der
Funktion g gemäß 21 wird
das Hilfsbildsignal derart umgewandelt, daß man einen umgewandelten Wert
in der Nähe
von 1 erhalten kann, wenn der Absolutwert des Hilfsbildsignals klein
ist, während
dann, wenn der Absolutwert des Hilfsbildsignals groß wird,
der umgewandelte Wert in der Nähe
von 0 liegen kann. In 21 bedeutet K den Minimumwert
des Absolutwerts des Hilfsbildsignals unter den Werten, für die die
umgewandelten Werte 0 werden.As a function g, for example, a function as described in FIG 21 is shown. With the function g according to 21 For example, the auxiliary image signal is converted so that a converted value close to 1 can be obtained when the absolute value of the auxiliary image signal is small, while when the absolute value of the auxiliary image signal becomes large, the converted value can be close to 0. In 21 K is the minimum value of the absolute value of the auxiliary image signal among the values for which the converted values become 0.
Die
umgewandelten Bildsignale, die von der Umwandlungseinrichtung 3 erhalten
wurden, werden in die Operationseinrichtung 23 eingespeist,
die mit der Integriereinrichtung 4, der Subtrahiereinrichtung 6 und der
Kompressionsprozeßeinrichtung 7 ausgestattet
ist. In der Operationseinrichtung 23 wird die im folgenden erläuterte Verarbeitung
durchgeführt.
Als erstes werden die mehreren umgewandelten Bildsignale integriert, um
ein Integrationssignal zu erhalten, welches dann zur Bildung eines
Differenzsignals von dem Originalbildsignal Sorg subtrahiert wird.
Anschließend
wird der Dynamikbereich-Kompressionsfaktor,
der mit der Funktion D erhalten wird und einen Wert entsprechend
dem Wert des Differenzsignals annimmt, auf das Originalbildsignal
Sorg addiert, um das verarbeitete Bildsignal Sproc zu erhalten.
Die obige Verarbeitung läßt sich
darstellen durch die nachstehend angegebene Formel (17): Sproc = Sorg + D(Sorg – Fdrc(Sorg,
Sus1, Sus2, ..., SusN))
Fdrc(Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)
=
{f1(Sorg – Sus1}·g(Sus1 – Sus2)
+
f2(Sus1 – Sus2)·g(Sus2 – Sus3)
+ ...
+ fk(Susk – 1 – Susk)·g(Susk – Susk +
1) + ...
+ fN(SusN – 1 – SusN)·g(SusN – SusN +
1)} (17)wobei
Sproc für
das Bildsignal steht, bei dem der dynamische Bereich komprimiert
wurde, Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N +
1) das Unschärfemasken-Bildsignal bedeutet,
fk (k = 1 bis N) die Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals
und des dadurch gewonnenen beschränkten Bildsignals bedeutet,
g die Funktion zum Umwandeln des Hilfsbildsignals und des Gewinnens
des Vergrößerungsverhältnissignals
bedeutet, und D(Sorg – Fdrc)
den Dynamikbereich-Kompressionsfaktor darstellt, der gemäß dem niederfrequenten
Komponentensignal bestimmt wird, wobei D die Funktion zum Umwandeln
von Sorg – Fdrc bedeutet.The converted image signals transmitted by the converter 3 are received in the operation facility 23 fed with the integrator 4 , the subtractor 6 and the compression process device 7 Is provided. In the operation facility 23 The following explained processing is performed. First, the plurality of converted image signals are integrated to obtain an integration signal, which is then subtracted from the original image signal Sorg to form a difference signal. Subsequently, the dynamic range compression factor, which is obtained with the function D and takes a value corresponding to the value of the difference signal, is added to the original image signal Sorg to obtain the processed image signal Sproc. The above processing can be represented by the following formula (17): Sproc = Sorg + D (Sorg - Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN) = {f1 (Sorg - Sus1} · g (Sus1 - Sus2) + f2 (Sus1-Sus2) * g (Sus2-Sus3) + ... + fk (Susk-1-Susk) * g (Susk-Susk + 1) + ... + fN (SusN-1-SusN ) · G (SusN - SusN + 1)} (17) where Sproc stands for the image signal in which the dynamic range has been compressed, since the original image signal means that Susk (k = 1 to N + 1) means the unsharp image signal, fk (k = 1 to N) is the function of converting the band-limited one Means that the function for converting the auxiliary image signal and obtaining the enlargement ratio signal, and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor determined according to the low-frequency component signal, where D is the function for converting from Sorg - Fdrc means.
22A, 22B, 22C, 22D und 22E zeigen die Wirkungen, die erzielt werden,
wenn ein einer Zone in der Nähe
einer Bildkante entsprechendes Bildsignal mit der Ausführungsform
nach 20 verarbeitet wird. 22A zeigt
ein stufenähnliches
Profil des Originalbildsignals, entsprechend der Zone in der Nähe einer
Bildkante, außerdem
die Profile der Unschärfebildsignale,
die aus dem Originalbildsignal erzeugt wurden. 22B zeigt das Profil des bandbegrenzten Bildsignals
bezüglich
der in 22A dargestellten Signale. 22C zeigt das Profil des Hilfsbildsignals, welches
das Signal des Frequenzbands enthält, das um eine einzige Stufe
niedriger ist als das Frequenzband des in 22B gezeigten
bandbegrenzten Bildsignals. 22D zeigt
das Profil des Vergrößerungsverhältnissignals,
welches erhalten wird, wenn das in 22C dargestellte
Hilfsbildsignal mit der Funktion g verarbeitet wird. 22E zeigt das Profil des verarbeiteten Signals,
welches dann erhalten wird, wenn das beschränkte Bildsignal, welches durch
Verarbeiten des bandbegrenzten Bildsignals nach 22B mit der Funktion f erhalten wurde, mit dem
Vergrößerungsverhältnissignal nach 37D multipliziert wird. Der Wert K in 37C ist identisch mit dem Wert K in 36.
Dargestellt ist, daß,
wenn der Wert des Hilfsbildsignals nach 37C den
Wert K annimmt, der Wert des Vergrößerungsverhältnissignals nach 37D 0 wird. Wenn das bandbegrenzte Bildsignal
nach 37B nur so umgewandelt wird,
daß sein
Absolutwert klein wird, glättet
sich die Form der Spitze des Signals, allerdings bleibt der Anstiegsteil
des Signals steil. Andererseits ist in dem in 37E gezeigten
verarbeiteten Signal der Anstiegsteil glatt. In solchen Fällen, in
denen der Anstiegsteil jedes bandbegrenzten Signals geglättet wird,
läßt sich
ein stufenähnlicher
Artefakt an den Grenzen unter den Frequenzbändern in dem Signal vermeiden,
was man durch Integrieren der bandbegrenzten Signale erhält. 22A . 22B . 22C . 22D and 22E show the effects that are achieved when an image signal corresponding to a zone in the vicinity of an image edge with the embodiment after 20 is processed. 22A also shows the profiles of the blur image signals generated from the original image signal, according to the zone near an image edge. 22B shows the profile of the band-limited image signal with respect to in 22A represented signals. 22C shows the profile of the auxiliary image signal containing the signal of the frequency band which is one level lower than the frequency band of 22B shown bandlimited image signal. 22D shows the profile of the enlargement ratio signal which is obtained when the in 22C represented auxiliary image signal is processed with the function g. 22E FIG. 12 shows the profile of the processed signal which is obtained when the limited image signal obtained by processing the band-limited image signal. FIG 22B with the function f, with the enlargement ratio signal after 37D is multiplied. The value K in 37C is identical to the value K in 36 , It is shown that when the value of the auxiliary image signal after 37C takes the value K, the value of the enlargement ratio signal after 37D 0 becomes. When the band-limited image signal goes to 37B is only converted so that its absolute value becomes small, the shape of the peak of the signal smoothes, but the rising part of the signal remains steep. On the other hand, in the in 37E shown processed signal of the rising part smooth. In cases where the rising part of each band-limited signal is smoothed, a step-like artifact at the boundaries among the frequency bands in the signal can be avoided, which is obtained by integrating the band-limited signals.
Mit
der oben erläuterten
Verarbeitung kann wie bei der Frequenzbetonungsverarbeitung der
Anstiegsteil jedes bandbegrenzten Bildsignals geglättet werden,
und das Auftreten eines stufenähnlichen
Artefakts an den Grenzen zwischen den Frequenzbändern in dem Signal, welches
durch Integrieren der bandbegrenzten Bildsignale erhalten wird,
läßt sich
verhindern.With
the above explained
Processing can be done as in frequency emphasis processing
Smoothing portion of each band-limited image signal be smoothed
and the appearance of a step-like
Artifacts at the boundaries between the frequency bands in the signal, which
is obtained by integrating the band-limited image signals,
let yourself
prevent.
Die
Hilfsbildsignale, die mit der Funktion g verarbeitet werden, sind
nicht auf die obigen Fälle
beschränkt.
Beispielsweise kann der Dynamikbereich-Kompressionsprozeß mit nachstehender
Formel (18) durchgeführt
werden: Sproc = Sorg
+ D(Sorg – Fdrc(Sorg,
Sus1, Sus2, ..., SusN))
Fdrc(Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)
=
(f1(Sorg – Sus1)·g(Sorg – Sus2)
+
f2(Sus1 – Sus2)·g(Sorg – Sus3)
+ ...
+ fk(Susk – 1 – Susk)·g(Sorg – Susk +
1) + ...
+ fN(SusN – 1 – SusN)·g(Sorg – SusN +
1)} (18)wobei
Sproc für
das Bildsignal steht, bei dem der dynamische Bereich komprimiert
wurde, Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N +
1) das Unschärfemasken-Bildsignal bedeutet,
fk (k = 1 bis N) die Funktion zum Umwandeln des bandbegrenzten Bildsignals
und des dadurch gewonnenen beschränkten Bildsignals bedeutet,
g die Funktion zum Umwandeln des Hilfsbildsignals und des Gewinnens
des Vergrößerungsverhältnissignals
bedeutet, und D(Sorg – Fdrc)
den Dynamikbereich-Kompressionsfaktor darstellt, der gemäß dem niederfrequenten
Komponentensignal bestimmt wird, wobei D die Funktion zum Umwandeln
von Sorg – Fdrc bedeutet.The auxiliary image signals processed by the function g are not limited to the above cases. For example, the dynamic range compression process may be performed with formula (18) below: Sproc = Sorg + D (Sorg - Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN) = (f1 (Sorg - Sus1) · g (Sorg - Sus2) + f2 (Sus1 - Sus2) · g (Sorg - Sus3) + ... + fk (Susk - 1 - Susk) · g (Sorg - Susk + 1) + ... + fN (SusN - 1 - SusN ) · G (Sorg - SusN + 1)} (18) where Sproc stands for the image signal in which the dynamic range has been compressed, since the original image signal means that Susk (k = 1 to N + 1) means the unsharp image signal, fk (k = 1 to N) is the function of converting the band-limited one Means that the function for converting the auxiliary image signal and obtaining the enlargement ratio signal, and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor determined according to the low-frequency component signal, where D is the function for converting from Sorg - Fdrc means.
Bei
der Ausführungsform,
die von der Formel (18) Gebrauch macht, wird ein Bildsignal, welches
einer Zone in der Nähe
einer Bildkante entspricht, verarbeitet, das durch die Umwandlung
bezüglich
der Kante erhaltene Signal hat einen Kontrastpegel, der kleiner
ist als das Signal, welches durch Umwandlung der Kante mit geringem
Kontrastpegel erhalten wird.at
the embodiment,
which makes use of the formula (18) becomes an image signal which
a zone nearby
corresponds to an image edge, processed by the conversion
in terms of
The signal received at the edge has a contrast level that is smaller
is as the signal, which by converting the edge with low
Contrast level is obtained.
23A-1, 23B-1, 23C-1, 23D-1 und 23E-1 zeigen die Effekte, die eintreten, wenn ein
einer Zone in der Nähe
einer Bildkante mit hohem Kontrastpegel entsprechendes Bildsignal
in der Ausführungsform
unter Verwendung der Formel (11) verarbeitet wird. 23A-1 zeigt ein stufenähnliches Profil eines Originalbildsignals
entsprechend der Zone in der Nähe
der Bildkante, und die Profile der Unschärfebildsignale, die aus dem
Originalbildsignal erzeugt wurden. 23B-1 zeigt
das Profil des bandbegrenzten Bildsignals in bezug auf die in 38A-1 dargestellten Signale. 38C-1 zeigt das Profil des Hilfsbildsignals,
welches das Signal desjenigen Frequenzbands enthält, das einen geringeren Signalpegel
hat als das Frequenzband des bandbegrenzten Signals gemäß 38B-1. 38D-1 zeigt
das Profil des Vergrößerungsverhältnissignals, welches
erhalten wird, wenn das in 38C-1 dargestellte
Hilfsbildsignal mit der Funktion g verarbeitet wird. 38E-1 zeigt das Profil des verarbeiteten
Bildsignals, welches erhalten wird, wenn das beschränkte Bildsignal,
das durch Verarbeiten des bandbegrenzten Signals nach 38B-1 mit der Funktion f erhalten wird,
mit dem in 38D-1 gezeigten Vergrößerungsverhältnissignal
multipliziert wird. 38A-2, 38B-2, 38C-2, 38D-2 und 38E-2 zeigen
die Effekte, die man erhält,
wenn ein einer Zone in der Nähe
einer Bildkante mit hohem Kontrastpegel entsprechendes Bildsignal
in der Ausführungsform
mit Hilfe der Formel (11) verarbeitet wird. 38A-2, 38B-2, 38C-2, 38D-2 und 38E-2 sind ähnliche
Ansichten wie die 38A-1, 38B-1, 38C-1, 38D-1 bzw. 38E-1.
Wie in diesen Figuren dargestellt ist, wird in solchen Fällen, in
denen der Wert von Sorg – Susk als
mit der Funktion g zu verarbeitender Wert eingesetzt wird, das durch
die Umwandlung erhaltene Signal für die Kante mit starkem Kontrastpegel
klein. Was die Kante mit starkem Kontrastpegel angeht, so besitzt
das durch die Umwandlung gewonnene Signal einen Pegel ähnlich dem
Pegel des ursprünglichen
bandbegrenzten Bildsignals. 23A-1 . 23B-1 . 23C-1 . 23D-1 and 23E-1 FIG. 15 shows the effects that occur when an image signal corresponding to a zone near a high contrast level image edge is processed in the embodiment using the formula (11). 23A-1 Fig. 12 shows a step-like profile of an original image signal corresponding to the zone near the edge of the image, and the profiles of the blur image signals generated from the original image signal. 23B-1 shows the profile of the band-limited image signal with respect to the in 38A-1 represented signals. 38C-1 shows the profile of the auxiliary image signal containing the signal of the frequency band having a lower signal level than the frequency band of the band-limited signal according to FIG 38B-1 , 38D-1 shows the profile of the enlargement ratio signal which is obtained when the in 38C-1 represented auxiliary image signal is processed with the function g. 38E-1 FIG. 12 shows the profile of the processed image signal obtained when the limited image signal obtained by processing the bandlimited signal. FIG 38B-1 with the function f is obtained with the in 38D-1 is multiplied shown magnification ratio signal. 38A-2 . 38B-2 . 38C-2 . 38D-2 and 38E-2 show the effects obtained when an image signal corresponding to a zone near a high-contrast image edge is processed by the formula (11) in the embodiment. 38A-2 . 38B-2 . 38C-2 . 38D-2 and 38E-2 are similar views like that 38A-1 . 38B-1 . 38C-1 . 38D-1 respectively. 38E-1 , As shown in these figures, in cases where the value of Sorg-Susk is used as a value to be processed with the function g, the signal obtained by the conversion for the high contrast level edge becomes small. As for the edge with high contrast level, the signal obtained by the conversion has a level similar to the level of the original band-limited image signal.
Die
durch die Umwandlung erhaltenen Signale werden anschließend integriert,
und das so erhaltene Integrationssignal wird von dem Originalbildsignal
Sorg subtrahiert. Anschließend
wird der Dynamikbereich-Kompressionsfaktor, der mit der Funktion
d erhalten wird, und einen Wert entsprechend dem Wert des so gewonnenen
Differenzsignals annimmt, auf das Originalbildsignal Sorg addiert.
In derartigen Fällen
lassen sich Effekte erzielen, bei denen der Einfluß der Kante
mit hohem Kontrastpegel auf das verarbeitete Bildsignal kleiner
wird als der Einfluß der
Kante mit niedrigem Kontrastpegel auf das verarbeitete Bildsignal.The
signals obtained by the conversion are then integrated,
and the integration signal thus obtained is extracted from the original image signal
Sorg subtracted. Subsequently
is the dynamic range compression factor associated with the function
d, and a value corresponding to the value of the thus obtained
Difference signal, added to the original image signal sorg.
In such cases
can be achieved effects where the influence of the edge
with high contrast level to the processed image signal smaller
is considered the influence of
Edge with low contrast level on the processed image signal.
Die
beiden Arten der Formeln haben die oben beschriebenen Wirkungen.
Es sind verschiedene Modifikationen bezüglich der Funktionen f und
g und bezüglich
der Bildung des mit der Funktion g zu verarbeitenden bandbegrenzten
Bildsignals möglich.The
Both types of formulas have the effects described above.
There are various modifications to the functions f and
g and re
the formation of the band-limited to be processed with the function g
Picture signal possible.
Eine
weitere andere Ausführungsform
des Dynamikbereich-Kompressionsverfahrens und der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
wird im folgenden beschrieben. Bei dieser Ausführungsform sind die Prozesse,
die von der Unschärfebildsignal-Erzeugungseinrichtung 1,
der Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung 2,
der Integriereinrichtung 4, der Subtrahiereinrichtung 6 und
der Kompressionsprozeßeinrichtung 7 durchgeführt werden,
die gleichen wie bei der oben in Verbindung mit 28 beschriebenen
Ausführungsform.
Daher wird im folgenden nur der von der Umwandlungseinrichtung 3 ausgeführte Prozeß beschrieben.Another other embodiment of the dynamic range compression method and the dynamic range compression device according to the invention will be described below. In this embodiment, the processes performed by the blur image signal generator 1 , the bandlimited image signal generating means 2 , the integrator 4 , the subtractor 6 and the compression process device 7 be carried out the same as in the above in connection with 28 described embodiment. Therefore, in the following, only the conversion means 3 executed process described.
Grundsätzlich läßt sich
der Aufbau der Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung,
die im folgenden beschrieben wird, in der in 24 gezeigten
Weise veranschaulichen. Allerdings sind verschiedene in die Operationseinrichtung 23 eingebaute
Einrichtungen anders als bei solchen für die Frequenzbetonungsverarbeitung.
Im folgenden soll anhand der 4 und 20 die
Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung erläutert werden.Basically, the structure of the embodiment of the dynamic range compression device described below can be found in FIG 24 illustrated way. However, different are in the surgical facility 23 built-in devices other than those for the frequency emphasis processing. The following is based on the 4 and 20 the embodiment of the dynamic range compression device will be explained.
Wie
bei der obigen Ausführungsform
werden die bandbegrenzten Bildsignale aus dem Originaibildsignal
Sorg und den mehreren Unschärfebildsignalen
Susk, die ihrerseits mit Hilfe der Unschärfebild-Signalerzeugungseinrichtung 1 erzeugt
wurden, gebildet. Jedes der bandbegrenzten Bildsignale wird von
dem Subtrahierer 21 erhalten, der die Unschärfebildsignale
Susk zweier benachbarter Frequenzbänder (für das Originalbildsignal Sorg
gilt Sorg und Sus1) voneinander subtrahiert. Insbesondere werden
die Werte Sorg – Sus1, Sus1 – Sus2,
... SusN – 1 – SusN sukzessive
berechnet, um dadurch mehrere bandbegrenzte Bildsignale zu erhalten.As in the above embodiment, the band-limited image signals are obtained from the original image signal Sorg and the plurality of unsharp image signals Susk, which in turn are obtained by means of the blur image signal generator 1 were formed. Each of the bandlimited image signals is from the subtractor 21 obtained subtracting the blur image signals Susk two adjacent frequency bands (for the original image signal sorg Sorg and Sus1) from each other. Specifically, the values Sorg-Sus1, Sus1-Sus2, ... SusN-1-SusN are successively calculated to thereby obtain a plurality of band-limited image signals.
Anschließend wird
jedes der so gewonnenen bandbegrenzten Bildsignale in der Umwandlungseinrichtung 3 umgewandelt.
Wie in 24 gezeigt ist, werden in der
Umwandlungseinrichtung 3 ein bandbegrenztes, umzuwandelndes
Signal in einem gewissen Frequenzband, und ein Signal (das ist ein
Hilfsbildsignal), welches durch Umwandeln eines auf einer niederfrequenten
Seite liegenden bandbegrenzten Signal eines Frequenzbands, das um
eine Stufe unterhalb des umzuwandelnden bandbegrenzten Frequenzbands
liegt, mit einer Funktion g in dem Umwandler 24 erhalten
wird, aufaddiert. Auf diese Weise wird ein zusammengesetztes bandbegrenztes
Bildsignal gewonnen, und dieses durch die Addition erhaltene Signal
wird dann in dem Umwandler 22 mit einer Funktion fk umgewandelt.
Der Umwandler 24 zum Ausführen der Umwandlung mit der Funktion
g entspricht der Hilfsbildsignal-Erzeugungseinrichtung, und der
Addierer 26 entspricht einer Zusammengesetztes-Bandbegrenztes-Bildsignal-Erzeugungseinrichtung.Thereafter, each of the thus obtained band-limited image signals in the conversion means 3 transformed. As in 24 are shown in the converter 3 a band-limited signal to be converted in a certain frequency band, and a signal (that is, an auxiliary image signal) having a function g in by converting a low-frequency band-limited signal of a frequency band one step below the band-limited frequency band to be converted the converter 24 is obtained, added up. In this way, a composite band-limited image signal is obtained, and this signal obtained by the addition is then stored in the converter 22 converted with a function fk. The converter 24 for performing the conversion with the function g corresponds to the auxiliary image signal generating means, and the adder 26 corresponds to composite band-limited image signal generating means.
Als
die Funktion g kann zum Beispiel die in 25 gezeigte
Funktion verwendet werden. Bei dem Dynamikbereich-Kompressionsprozeß hat wie
bei der Frequenzbetonungsverarbeitung derjenige Teil dieser Funktion,
in welchem die Steigung ausgehend vom Ursprung allmählich zunimmt,
abträglichen
Einfluß auf
die Wellenform im Anstiegsteil des Hilfsbildsignals. Speziell in
solchen Fällen,
in denen die Umwandlung mit dieser Funktion durchgeführt wird,
kann ein steiler Anstiegsbereich geglättet werden. Wie bei der Frequenzbetonungsverarbeitung
können
als Funktion g beliebige Funktionen verwendet werden, deren Steigung
ausgehend von 0 in der Zone nahe des Ursprungs allmählich zunimmt.
Beispielsweise kann auch die in 26 gezeigte Funktion
verwendet werden.As the function g, for example, the in 25 shown function can be used. In the dynamic range compression process, like the frequency emphasis processing, that part of this function in which the slope gradually increases from the origin gradually detracts from the waveform in the rising part of the auxiliary image signal. Especially in cases where the conversion is performed with this function, a steep rise area can be smoothed. As with the frequency emphasis processing, as functions g, any functions may be used whose slope gradually increases from 0 in the zone near the origin. For example, the in 26 shown function can be used.
Die
Funktionen f1 bis fN, die bei dieser Ausführungsform eingesetzt werden,
können
einander gleichen oder verschieden voneinander sein. Sie lassen
sich beliebig entsprechend den Charakteristika der durchzuführenden
Bildverarbeitung einstellen. Bei dieser Ausführungsform werden als Funktionen
f1 bis fN zum Beispiel die in 36 dargestellten
Funktionen verwendet.The functions f1 to fN used in this embodiment may be the same or different from each other. They can be set arbitrarily according to the characteristics of the image processing to be performed. In this embodiment, as functions f1 to fN, for example, those in FIG 36 used functions shown.
Die
von der Umwandlungseinrichtung 3 erhaltenen umgewandelten
Bildsignale werden in die Operationseinrichtung 23 eingegeben,
die mit der Integrationseinrichtung 4, der Subtrahiereinrichtung 6 und
der Kompressionsprozeßeinrichtung 7 ausgestattet
ist. In der Operationseinrichtung 23 wird die Verarbeitung
in der im folgenden erläuterten
Weise durchgeführt.
Zunächst
werden die mehreren umgewandelten Bildsignale integriert, um ein
Integrationssignal zu erhalten, welches dann zur Bildung eines Differenzsignals
von dem Originalbildsignal Sorg subtrahiert wird. Danach wird das
Differenzsignal umgewandelt, und das dadurch erhaltene Signal wird
auf das Originalbildsignal Sorg addiert. Auf diese Weise erhält man das
verarbeitete Bildsignal Sproc. Dieser Prozeß und die übrigen, oben beschriebenen
Prozesse lassen sich durch folgende Formel (19) darstellen: Sproc = Sorg + D(Sorg – Fdrc(Sorg,
Sus1, Sus2, ..., SusN))
Fdrc(Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)
=
[f1{(Sorg – Sus1)
+ g(Sus1 – Sus2)}
+
f2{(Sus1 – Sus2)
+ g(Sus2 – Sus3)}
+ ...
+ fk{(Susk – 1 – Susk)
+ g(Susk – Susk
+ 1)} + ...
+ fN{(SusN – 1 – SusN)
+ g(SusN – SusN
+ 1)}] (19) wobei
Sproc das Bildsignal bedeutet, dessen dynamischer Bereich komprimiert
wurde, Sorg das Originalbildsignal bedeutet, Susk (k = 1 bis N +
1) das Unschärfemasken-Bildsignal darstellt,
fk (k = 1 bis N) die Funktion zum Umwandeln des zusammengesetzten
bandbegrenzten Bildsignals bedeutet, g die Funktion zum Umwandeln
des bandbegrenzten Bildsignals und zum Gewinnen des Hilfsbildssignals
bedeutet, und D(Sorg – Fdrc) den
Dynamikbereich-Kompressionsfaktor darstellt, der sich gemäß dem niederfrequenten
Komponentensignal bestimmt, wobei D die Funktion zum Umwandeln von
Sorg – Fdrc
bedeutet.That of the converter 3 The converted image signals obtained are transferred to the operation device 23 entered with the integration device 4 , the subtractor 6 and the compression process device 7 Is provided. In the operation facility 23 the processing is carried out in the manner explained below. First, the plurality of converted image signals are integrated to obtain an integration signal, which is then subtracted from the original image signal Sorg to form a difference signal. Thereafter, the difference signal is converted, and the signal thus obtained is added to the original image signal Sorg. In this way one obtains the processed image signal Sproc. This process and the other processes described above can be represented by the following formula (19): Sproc = Sorg + D (Sorg - Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN)) Fdrc (Sorg, Sus1, Sus2, ..., SusN) = [f1 {(Sorg - Sus1) + g (Sus1 - Sus2)} + f2 {(Sus1 - Sus2) + g (Sus2 - Sus3)} + ... + fk {(Susk - 1 - Susk) + g (Susk - Susk + 1)} + ... + fN {(SusN-1-SusN) + g (SusN-SusN + 1)}] (19) where Sproc means the image signal whose dynamic range has been compressed, the original image signal means, Susk (k = 1 to N + 1) represents the unsharp mask image signal, fk (k = 1 to N) means the composite band-limited image signal converting function , g denotes the function of converting the band-limited image signal and obtaining the auxiliary image signal, and D (Sorg-Fdrc) represents the dynamic range compression factor determined according to the low-frequency component signal, where D represents the function of converting Sorg-Fdrc.
27A, 27B, 27C, 27D, 27E und 27F zeigen
die Wirkungen, die man erzielt, wenn ein einer Zone in der Nähe einer
Bildkante entsprechendes Bildsignal mit der Ausführungsform gemäß 24 verarbeitet
wird. 27A zeigt ein stufenähnliches
Profil des Originalbildsignals, entsprechend der Zone in der Nähe einer
Bildkante, außerdem
die Profile der Unschärfebildsignale,
die aus dem Originalbildsignal erzeugt wurden. 27B und 27C zeigten
die Profile der bandbegrenzten Bildsignale in bezug auf die in 27A gezeigten Signale. In den Fällen, in
denen das in 27B dargestellte bandbegrenzte
Bildsignal als umzuwandelndes bandbegrenztes Bildsignal hergenommen
wird, wird das in 27C gezeigte bandbegrenzte Bildsignal
als auf der niederfrequenten Seite gelegenes bandbegrenztes Bildsignal
hergenommen. 27D zeigt das Profil des Hilfsbildsignals,
welches erhalten wird, wenn das in 27C gezeigte,
auf der niederfrequenten Seite gelegene bandbegrenzte Bildsignal
mit der Funktion g verarbeitet wird. 27E zeigt das
Profil des Zusammengesetzten-Bandbegrenzten-Bildsignals, welches
erhalten wird durch Addieren des umzuwandelnden bandbegrenzten Bildsignals
nach 27B und des Hilfsbildsignals,
welches in 27D gezeigt ist. 27F zeigt das Profil des umgewandelten Bildsignals,
welches erhalten wird durch Verarbeiten des zusammengesetzten bandbegrenzten
Bildsignals nach 27E mit der Funktion f. Wenn
das in 27B gezeigte bandbegrenzte Bildsignal
nur so umgewandelt wird, daß sein
Absolutwert klein wird, wird die Form der Signalspitze glatt, allerdings
kann der Anstiegsbereich des Signals steil gehalten werden. Andererseits
ist in dem umgewandelten Bildsignal nach 27F dessen
Anstiegsteil glatt. In solchen Fällen,
in denen der Anstiegsteil jedes bandbegrenzten Bildsignals auf diese
Weise geglättet
wird, läßt sich
das Auftreten eines stufenförmigen
Artefakts an den Grenzen zwischen den Frequenzbändern in dem Signal, welches
durch Integrieren der bandbegrenzten Bildsignale gewonnen wird,
vermeiden. 27A . 27B . 27C . 27D . 27E and 27F show the effects obtained when an image signal corresponding to a zone in the vicinity of an image edge with the embodiment according to 24 is processed. 27A also shows the profiles of the blur image signals generated from the original image signal, according to the zone near an image edge. 27B and 27C showed the profiles of the band-limited image signals with respect to the in 27A shown signals. In cases where the in 27B The band-limited image signal shown as the band-limited image signal to be converted is taken as shown in FIG 27C shown band-limited image signal taken as located on the low-frequency side band-limited image signal. 27D shows the profile of the auxiliary image signal, which is obtained when the in 27C shown on the low-frequency side band-limited image signal is processed with the function g. 27E Fig. 12 shows the profile of the composite bandlimited image signal obtained by adding the band-limited image signal to be converted 27B and the auxiliary picture signal, which is in 27D is shown. 27F FIG. 12 shows the profile of the converted image signal obtained by processing the composite bandlimited image signal. FIG 27E with the function f. If that is in 27B The band-limited image signal shown is only converted so that its absolute value becomes small, the shape of the signal peak is smooth, however, the rising range of the signal can be kept steep. On the other hand, in the converted image signal after 27F its rise part is smooth. In cases where the rising part of each band-limited image signal is smoothed in this way, occurrence of a stepped artifact at the boundaries between the frequency bands in the signal obtained by integrating the band-limited image signals can be avoided.
Mit
der oben beschriebenen Verarbeitung kann wie bei der Frequenzbetonungsverarbeitung
der Anstiegsteil jedes bandbegrenzten Signals geglättet werden.
Außerdem
kann das Auftreten eines Artefakts in dem verarbeiteten Bildsignal
aufgrund des Vorhandenseins eines stufenähnlichen Musters an den Grenzen zwischen
den Frequenzbändern
in dem Signal, welches durch Integrieren der bandbegrenzten Signale
gewonnen wird, verhindert werden.With
The processing described above may be the same as the frequency emphasis processing
the ramp portion of each bandlimited signal is smoothed.
Furthermore
may be the occurrence of an artifact in the processed image signal
due to the presence of a step-like pattern at the boundaries between
the frequency bands
in the signal obtained by integrating the band-limited signals
won, be prevented.
Bei
dieser Ausführungsform
der Dynamikbereich-Kompressionsvorrichtung sind verschiedene Abwandlungen
möglich,
beispielsweise bezüglich
der Funktionen f und g.at
this embodiment
The dynamic range compression device are various modifications
possible,
for example
the functions f and g.
Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird der Dynamikbereich-Kompressionsprozeß mit Hilfe
der Unschärfebildsignale
Susk ausgeführt.
Alternativ kann zusammen mit dem Dynamikbereich-Kompressionsprozeß die oben
beschriebene Frequenzbetonungsverarbeitung bezüglich des Originalbildsignals Sorg
unter Verwendung der Unschärfebildsignale
Susk durchgeführt
werden.at
the embodiments described above
the dynamic range compression process will help with
the blur image signals
Susk executed.
Alternatively, together with the dynamic range compression process, the above
described frequency emphasis processing with respect to the original image signal Sorg
using the blur image signals
Susk performed
become.
In
solchen Fällen,
in denen der Dynamikbereich-Kompressionsprozeß und die Frequenzbetonungsverarbeitung
gleichzeitig ausgeführt
werden, können
die Unschärfebildsignale
Susk gemeinsam verwendet werden. Daher läßt sich die Zeit zum Durchführen der
Operationen verkürzen,
und die Verarbeitung kann effizienter ausgeführt werden, als wenn der Dynamikbereich-Kompressionsprozeß und die
Frequenzbetonungsverarbeitung unabhängig voneinander ausgeführt würden.In
such cases,
in which the dynamic range compression process and the frequency emphasis processing
executed simultaneously
can, can
the blur image signals
Susk be used together. Therefore, the time for performing the
Shorten operations,
and the processing can be performed more efficiently than when the dynamic range compression process and the
Frequency emphasis processing would be carried out independently.
Auch
in den Fällen,
in denen die Dynamikbereich-Kompression und die Frequenzbetonung
gleichzeitig ausgeführt
werden, ist der Einfluß der
vergleichsweise niederfrequenten Komponenten des Originalbilds in dem
Dynamikbereich-Kompressionsprozeß groß, und der Einfluß der vergleichsweise
hochfrequenten Komponenten des Originalbilds ist bei der Frequenzbetonungsverarbeitung
groß.
In solchen Fällen,
in denen die Dynamikbe reich-Kompression ausgeführt wird für die mehreren Unschärfebildsignale
Susk, können
also die Unschärfebildsignale
Susk der vergleichsweise niederfrequenten Bänder benutzt werden. Auch in
den Fällen, in
denen die Frequenzbetonung durchgeführt wird, können die Unschärfebildsignale
Susk der vergleichsweise hochfrequenten Frequenzbänder verwendet
werden. Auf diese Weise können
die Unschärfebildsignale
Susk verschiedenere Frequenzbänder
bei der Dynamikbereich-Kompression und der Frequenzbetonung benutzt werden.Also, in the cases where the dynamic range compression and the frequency emphasis are executed simultaneously, the influence of the comparatively low frequency components of the original image in the dynamic range compression process is large, and the influence of the comparatively high frequency components of the original image is large in the frequency emphasis processing. In such cases, where the dynamic range compression is performed for the plurality of unsharp image signals Susk, the Blur image signals Susk the comparatively low-frequency bands are used. Even in cases where the frequency emphasis is performed, the blur image signals Susk of the comparatively high-frequency frequency bands can be used. In this way, the blur image signals Susk different frequency bands can be used in the dynamic range compression and frequency emphasis.
Bei
den oben geschilderten Ausführungsformen
des Mehrfachauflösungs-Transformationsverfahrens, der
Frequenzbetonungsverarbeitung und des Dynamikbereich-Kompressionsverfahrens
wird der Interpolationsprozeß unter
Verwendung des Filters des Gauss-Signals durchgeführt. Alternativ
kann die Interpolation des gefilterten Bilds mit Hilfe der B-Spline-Interpolation
durchgeführt
werden. Wie die B-Spline-Interpolation
durchgeführt
wird, soll im folgenden erläutert
werden.at
the above-described embodiments
of the multi-resolution transformation method, the
Frequency emphasis processing and the dynamic range compression method
the interpolation process gets under
Using the filter of the Gauss signal performed. alternative
can interpolate the filtered image using B-spline interpolation
carried out
become. Like the B-spline interpolation
carried out
will be explained below
become.
Die
B-Spline-Interpolation ist eine Interpolationsmethode zum Gewinnen
eines Interpolationsbildsignals, welches ein Sekundärbild repräsentiert,
in welchem die Schärfe
vergleichsweise gering ist, und welches glatt verläuft. Bei
der B-Spline-Interpolation braucht die Spline-Interpolationsfunktion
nicht durch die ursprünglichen
Abtastpunkte (Bildelemente) zu gehen, notwendig ist, daß der Differentialquotient
erster Ordnung und der Differentialquotient zweiter Ordnung (bezeichnet
mit f''(X)) der Spline-Interpolationsfunktion
zwischen benachbarten Abschnitten stetig sind. Insbesondere muß folgende
Formel (20) erfüllt
sein: fk(x)
= Akx3 + Bkx2 + Ckx
+ Dk (20)in
der Bk ein Koeffizient ist, der zum Erleichtern
der Erläuterung
dient, jedoch nicht für
das gefilterte Bildsignal steht, wobei außerdem folgende Bedingungen
erfüllt
sein sollten: fk'(Xk) = fk–1'(Xk) (21) fk'(Xk+1)
= fk+1'(Xk+1) (22) fk''(Xk) = fk–1''(Xk) (23) fk''(Xk+1) = fk+1''(Xk+1) (24) The B-spline interpolation is an interpolation method of obtaining an interpolation image signal representing a secondary image in which the sharpness is comparatively small, and which is smooth. In B-spline interpolation, the spline interpolation function need not pass through the original sample points (pixels), it is necessary that the first order differential quotient and the second order differential quotient (denoted f "(X)) of the spline interpolation function between adjacent sections are steady. In particular, the following formula (20) must be satisfied: f k (x) = A k x 3 + B k x 2 + C k x + D k (20) where B k is a coefficient which is to facilitate the explanation, but does not represent the filtered image signal, and the following conditions should also be satisfied: f k '(X k ) = f k-1 '(X k ) (21) f k '(X k + 1 ) = f k + 1 '(X k + 1 ) (22) f k '' (X k ) = f k-1 '' (X k ) (23) f k '' (X k + 1 ) = f k + 1 '' (X k + 1 ) (24)
Außerdem ist
es notwendig, daß der
Differentialquotient erster Ordnung am Bildelement Xk die
Bedingung bezüglich
der vor und hinter dem Bildelement Xk gelegenen
Bildelemente Xk–1 und Xk+1 erfüllt, wonach
der Differentialquotient erster Ordnung am Bildelement Xk übereinstimmt
mit dem Gradienten (Yk+1 – Yk–1)/(Xk+1 – Xk–1)
der Bildsignalkomponenten Yk–1 und Yk+1 für die Bildelemente
Xk–1 und
Xk+1. Deshalb muß folgende Formel (25) erfüllt sein. fk'(Xk) = (Yk+1 – Yk–1)/(Xk+1 – Xk–1) (25) In addition, it is necessary that the first order differential quotient on the picture element X k satisfy the condition with respect to the picture elements X k-1 and X k + 1 located in front of and behind the picture element X k , after which the first order differential quotient on the picture element X k coincides with that Gradients (Y k + 1 -Y k-1 ) / (X k + 1 -X k-1 ) of the image signal components Y k-1 and Y k + 1 for the picture elements X k-1 and X k + 1 . Therefore, the following formula (25) must be satisfied. fk '(X k ) = (Y k + 1 - Y k-1 ) / (X k + 1 - X k-1 ) (25)
Weiterhin
muß der
Differentialquotient erster Ordnung beim Bildelement Xk+1 für die Bildelemente
Xk und Xk+1 vor
und hinter dem Bildelement Xk+1 die Bedingung
erfüllen,
daß der
Differentialquotient erster Ordnung am Bildelement Xk+1 übereinstimmt
mit dem Gradienten (Yk+2 – Yk)/(Xk+2 – Xk) der Bildsignalkomponenten Yk und
Yk+1 für
die Bildelemente Xk bzw. Xk+2 erfüllt. Deshalb
muß die
folgende Formel (26) erfüllt
sein: fk'(Xk+1)
= (Yk+2 – Yk)/(Xk+2 – Xk) (26) Furthermore, the differential quotient of the first order in the picture element X k + 1 for the picture elements X k and X k + 1 before and after the picture element X k + 1 must satisfy the condition that the first order differential quotient on the picture element X k + 1 coincides with the gradient (Y k + 2 - Y k ) / (X k + 2 - X k ) satisfies the image signal components Y k and Y k + 1 for the picture elements X k and X k + 2 , respectively. Therefore, the following formula (26) must be satisfied: fk '(X k + 1 ) = (Y k + 2 - Y k ) / (X k + 2 - X k ) (26)
Im
allgemeinen läßt sich
die Funktion f(X) annähernd
durch die Formel (27) darstellen: f(X) = f(0) + f'(0)X + {f''(0)/2}X2 (27) In general, the function f (X) can be approximately represented by the formula (27): f (X) = f (0) + f '(0) X + {f''(0) / 2} X 2 (27)
Hier
sei angenommen, daß das
Intervall (das ist das Gitterintervall) jedes der Abschnitte Xk–2 ~
Xk–1, Xk–1 ~
Xk, Xk ~ Xk+1 und Xk+1 ~ Xk+2 den Wert 1 hat und die Stelle des Interpolationspunkts
Xp, die von dem Bildelement Xk in
Richtung des Bildelements Xk+1 liegt, dargestellt
wird durch t (0 ≤ t ≤ 1). In diesen
Fällen
erhält man
aus den Formeln (21), (22), (23), (24) und (27): fk'(0) = Ck =
(Yk+1 – Yk–1)/2 fk'(1)
= 3Ak + 2Bk + Ck = (Yk+2 – Yk)/2 fk''(0) = Yk+1 – 2Yk + Yk–1 = 2B Here, suppose that the interval (that is, the lattice interval) of each of the sections X k-2 ~ X k-1 , X k-1 ~ X k , X k ~ X k + 1 and X k + 1 ~ X k + 2 has the value 1 and the position of the interpolation point X p which is from the picture element X k in the direction of the picture element X k + 1 is represented by t (0 ≦ t ≦ 1). In these cases one obtains from the formulas (21), (22), (23), (24) and (27): fk '(0) = C k = (Y k + 1 - Y k-1 ) / 2 fk '(1) = 3A k + 2B k + C k = (Y k + 2 - Y k ) / 2 fk '' (0) = Y k + 1 - 2Y k + Y k-1 = 2B
Man
erhält
also folgende Formeln: Ak =
(Yk+2 – 3Yk+1 + 3Yk – Yk–1)/6 Bk = (Yk+1 – 2Yk + Yk–1)/2 Ck = (Yk+1 – Yk–1)/2 So you get the following formulas: A k = (Y k + 2 - 3Y k + 1 + 3Y k - Y k-1 ) / 6 B k = (Y k + 1 - 2Y k + Y k-1 ) / 2 C k = (Y k + 1 - Y k-1 ) / 2
Da
Dk unbekannt ist, läßt es sich durch folgende Formel
darstellen: Dk = (D1Yk+2 + D2Yk+1 + D3Yk + D4Yk–1)/6 Since D k is unknown, it can be represented by the following formula: D k = (D 1 Y k + 2 + D 2 Y k + 1 + D 3 Y k + D 4 Y k-1 ) / 6
Wie
oben beschrieben wurde, wird die Variablen-Umwandlung von X = t
ausgeführt,
weshalb die Spline-Interpolationsfunktion fk(x)
durch folgende Formel darstellbar ist: fk(x) = fk(t) As described above, the variable conversion of X = t is performed, and therefore, the spline interpolation function f k (x) can be represented by the following formula: f k (x) = f k (T)
Deshalb
gilt: fk(t) = {(Yk+2 – 3Yk+1 + 3Yk – Yk–1)/6}t3
+ {(Yk+1 – 2Yk + Yk–1)/2}t2
+
{(Yk+1 – Yk–1)/2}t
+
(D1Yk+2 + D2Yk+1 + D3Yk + D4Yk–1)/6 Therefore: f k (t) = {(Y k + 2 - 3Y k + 1 + 3Y k - Y k-1 ) / 6} t 3 + {(Y k + 1 - 2Y k + Y k-1 ) / 2} t 2 + {(Y k + 1 - Y k-1 ) / 2} t + (D 1 Y k + 2 + D 2 Y k + 1 + D 3 Y k + D 4 Y k-1 ) / 6
Ordnet
man diese Formel nach den Bildsignalkomponenten Yk–1,
Yk, Yk+1 und Yk+2, so ergibt sich die Formel (28): fk(t)
= {(–t3 + 3t2 – 3t + D4)/6}Yk–1
+ {(3t3 – 6t2 + D3)/6}Yk
+ {(–3t3 +
3t2 + 3t + D2)/6}Yk+1
+ {(t3 +
D1)/6}Yk+2 (28) If this formula is ordered according to the image signal components Y k-1 , Y k , Y k + 1 and Y k + 2 , formula (28) results: f k (t) = {(-t 3 + 3t 2 - 3t + D 4 ) / 6} Y k-1 + {(3t 3 - 6t 2 + D 3 ) / 6} Y k + {(-3t 3 + 3t 2 + 3t + D 2 ) / 6} Y k + 1 + {(t 3 + D 1 ) / 6} Y k + 2 (28)
Wenn
man t = 1 setzt, erhält
man folgende Formel: fk(1)
= {(D4 – 1)/6}Yk–1 +
{(D3 – 3)/6}Yk
+ {(D2 + 3)/6}Yk+1 + {(D1 + 1)/6}Yk+2 If you set t = 1, you get the following formula: f k (1) = {(D 4 - 1) / 6} Y k-1 + {(D. 3 - 3) / 6} Y k + {(D. 2 + 3) / 6} Y k + 1 + {(D. 1 + 1) / 6} Y k + 2
Für den Abschnitt
Xk+1 ~ Xk+2 erhält man die
Formel (29): fk+1(t) = {(–t3 +
3t2 – 3t
+ D4)/6}Yk
+
{(3t3 – 6t2 + D3)/6}Yk+1
+ {(–3t3 +
3t2 + 3t + D2)/6}Yk+2
+ {(t3 +
D1)/6}Yk+3 (29) For the section X k + 1 ~ X k + 2 one obtains the formula (29): f k + 1 (t) = {(-t 3 + 3t 2 - 3t + D 4 ) / 6} Y k + {(3t 3 - 6t 2 + D 3 ) / 6} Y k + 1 + {(-3t 3 + 3t 2 + 3t + D 2 ) / 6} Y k + 2 + {(t 3 + D 1 ) / 6} Y k + 3 (29)
Wird
t = 0 gesetzt, so erhält
man folgende Formel: fk+1(0)
= (D4/6)Yk + (D3/6)Yk+1
+ (D2/6)Yk+2 + (D1/6}Yk+3 If t = 0 is set, the following formula is obtained: f k + 1 (0) = (D 4 / 6) Y k + (D. 3 / 6) Y k + 1 + (D. 2 / 6) Y k + 2 + (D. 1 / 6} Y k + 3
Aus
der Stetigkeitsbedingung {fk(1) = fk+1(0)} und der Bedingung, daß die den
einzelnen gefilterten Bildsignalkomponenten entsprechenden Koeffizienten
einander gleichen, D4 – 1 = 0, D3 – 3 = D4, D2 + 3 = D3, D1 + 1 = D2 und D1 = 0 ergibt
sich: Dk = (Yk+1 + 4Yk + Yk–1)/6 From the continuity condition {f k (1) = f k + 1 (0)} and the condition that the coefficients corresponding to the individual filtered image signal components are equal to each other, D 4 - 1 = 0, D 3 - 3 = D 4 , D 2 + 3 = D 3 , D 1 + 1 = D 2 and D 1 = 0 gives: D k = (Y k + 1 + 4Y k + Y k-1 ) / 6
Dadurch
erhält
man die Formel (30): Yp = fk(t) = {(–t3 + 3t2 – 3t + 1)/6}Yk–1
+
{(3t3 – 6t2 + 4)/6}Yk
+
{(–3t3 + 3t2 + 3t + 1)/6}Yk+1
+ (t3/6)Yk+2 (30) This gives the formula (30): Y p = f k (t) = {(-t 3 + 3t 2 - 3t + 1) / 6} Y k-1 + {(3t 3 - 6t 2 + 4) / 6} Y k + {(-3t 3 + 3t 2 + 3t + 1) / 6} Y k + 1 + (t 3 / 6) Y k + 2 (30)
Die
Interpolationskoeffizienten bk–1, bk,
bk+1 und bk+2, die
den gefilterten Bildsignalkomponenten Yk–1,
Yk, Yk+1 und Yk+2 entsprechen, lassen sich folglich durch
folgende Formeln darstellen: bk–1 =
(–t3 + 3t2 – 3t + 1)/6 bk = (3t3 – 6t2 + 4)/6 bk+1 = (–3t3 + 3t2 + 3t + 1)/6 bk+2 = t3/6 The interpolation coefficients b k-1 , b k , b k + 1 and b k + 2 which correspond to the filtered image signal components Y k-1 , Y k , Y k + 1 and Y k + 2 can be represented by the following formulas : b k-1 = (-T 3 + 3t 2 - 3t + 1) / 6 b k = (3t 3 - 6t 2 + 4) / 6 b k + 1 = (-3t 3 + 3t 2 + 3t + 1) / 6 b k + 2 = t 3 / 6
Die
oben beschriebenen Operationen werden für die Abschnitte Xk–2 ~
Xk–1,
Xk–1 ~
Xk, Xk ~ Xk+1 und Xk+1 ~ Xk+2 wiederholt. Auf diese Weise läßt sich
ein Interpolationsbild signal gewinnen, welches aus Bildsignalkomponenten
besteht, die in Intervallen auftreten, welche sich von solchen der
Bildsignalkomponenten des gesamten gefilterten Bildsignals unterscheiden.The above-described operations are repeated for the sections Xk-2 ~ Xk-1 , Xk-1 ~ Xk , Xk ~ Xk + 1 and Xk + 1 ~ Xk + 2 . In this way, an interpolation image signal consisting of image signal components appearing at intervals different from those of the image signal components of the entire filtered image signal can be obtained.
In
solchen Fällen,
in denen die B-Spline-Interpolation bezüglich jedes der gefilterten
Bildsignale Bk durchgeführt
wird, lassen sich also die Unschärfebildsignale
Susk ermitteln, die den gefilterten Bildsignalen Bk entsprechen.In
such cases,
in which the B-spline interpolation with respect to each of the filtered
Image signals Bk performed
becomes, so let the blur image signals
Detect Susk corresponding to the filtered image signals Bk.
Auch
bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
wird die Filterverarbeitung bezüglich
der Bildsignalkomponenten des Originalbildsignals Sorg durchgeführt, welche
die Bildelemente repräsentieren,
die sich in jeder zweiten Reihe und in jeder zweiten Spalte des
Feldes von Bildelementen des Originalbilds befinden. Anschließend wird
die Interpolation vorgenommen. Der Prozeß wird sukzessive durchgeführt, und
dadurch werden die Unschärfebildsignale
Susk erhalten. Alternativ läßt sich
das Filtern des Originalbildsignals Sorg mit Hilfe mehrerer Unschärfemasken
verschiedener Größe durchführen, um
auf diese Weise die Unschärfebildsignale
Susk mit verschiedenen Frequenzgängen
zu erhalten.Also
in the embodiments described above
is the filter processing regarding
the image signal components of the original image signal Sorg, which
represent the picture elements,
in every second row and in every second column of the
Field of picture elements of the original image. Subsequently, will
the interpolation made. The process is carried out successively, and
this will make the blur image signals
Susk received. Alternatively it can be
filtering the original image signal Sorg using several unsharp masks
different size to perform
in this way the blur image signals
Susk with different frequency responses
to obtain.
Außerdem ist
die Frequenzbetonungsverarbeitung oder der Dynamikbereich-Kompressionsprozeß der obigen
Ausführungsformen
auch dann anwendbar, wenn die Frequenzbetonung oder die Dynamikbereich-Kompression
bei einem Strömungsmuster
durchgeführt
wird, wie es in einem Bild vorkommt, das bei einer Tomographiebildaufnahme
entsteht. Die Ausführungsform,
bei der die Frequenzbetonung und die Dynamikbereich-Kompression
gleichzeitig durchgeführt
werden, ist auch anwendbar bei einem Bild, welches durch Tomographieaufzeichnung
erhalten wird. Auf diese Weise läßt sich
das Strömungsmuster
beseitigen, und die Entstehung eines Artefakts in der Zone in der
Nähe einer
Bildkante läßt sich
vermeiden.Besides that is
the frequency emphasis processing or the dynamic range compression process of the above
embodiments
also applicable if the frequency emphasis or the dynamic range compression
at a flow pattern
carried out
becomes, as it appears in a picture, that in a Tomographiebildaufnahme
arises. The embodiment,
at the frequency emphasis and the dynamic range compression
performed simultaneously
is also applicable to a picture taken by tomography record
is obtained. In this way can be
the flow pattern
eliminate, and the emergence of an artifact in the zone in the
Near one
Image edge can be
avoid.
Insbesondere
wird das Bildverarbeitungsverfahren zum Beseitigen des Strömungsmusters,
welches auftritt, wenn eine Tomographiebildaufzeichnung vorgenommen
wird, indem die Bildverarbeitung mit Unschärfemasken durchgeführt wird,
beispielsweise in der japani schen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 3(1991)-276265 vorgeschlagen. In solchen Fällen tritt das Problem auf,
daß es
in der Zone einer Kante, wo sich die Bilddichte abrupt ändert, zu
einem Artefakt kommt. Um in solchen Fällen das Strömungsmuster
zu beseitigen, werden die Unschärfebildsignale
Susk mit Hilfe einer eindimensionalen Unschärfemaske gewonnen. Insbesondere
dann, wenn die Unschärfebildsignale
mit verschiedenen Frequenzkennlinien bei den oben beschriebenen
Ausführungsformen
erhalten werden, kann die Filterung mit der eindimensionalen Unschärfemaske
zur Beseitigung des Strömungsmusters
vorgenommen werden. Dann lassen sich bandbegrenzte Bildsignale entsprechend
den so erhaltenen gefilterten Bildsignalen gewinnen. Wenn der Absolutwert
jedes bandbegrenzten Bildsignals vergleichsweise groß ist, kann
das bandbegrenzte Bildsignal so umgewandelt werden, daß es einen
kleinen Absolutwert bekommt. Dann werden die nachfolgenden Prozesse
durchgeführt,
um das Strömungsmuster
zu beseitigen, so daß ein
Bild erhalten werden kann, welches frei von Artefakten ist und eine gute
Bildqualität
besitzt.Especially
is the image processing method for eliminating the flow pattern,
which occurs when taking a tomographic image recording
is done by performing the image processing with blur masks,
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication
No. 3 (1991) -276265. In such cases, the problem arises
that it
in the zone of an edge where the image density abruptly changes
an artifact comes. In such cases, the flow pattern
eliminate the blur image signals
Susk won with the help of a one-dimensional blur mask. Especially
then when the blur image signals
with different frequency characteristics in the above
embodiments
can be obtained filtering with the one-dimensional blur mask
for removing the flow pattern
be made. Then band-limited image signals can be correspondingly
win the filtered image signals thus obtained. If the absolute value
each band-limited image signal is comparatively large, can
the band-limited image signal is converted so that it has a
gets small absolute value. Then the subsequent processes
carried out,
around the flow pattern
to eliminate, so that a
Image can be obtained, which is free of artifacts and good
picture quality
has.
Außerdem kann
zusammen mit dem Prozeß unter
Einsatz der eindimensionalen Unschärfemaske zwecks Beseitigung
des Strömungsmusters
der oben erläuterte
Prozeß unter
Einsatz der zweidimensionalen Unschärfemaske, oder der Prozeß, bei dem
die Verarbeitung mit der eindimensionalen Unschärfemaske in zwei Richtungen
durchgeführt
wird, ausgeführt
werden. In solchen Fällen
läßt sich
aus dem Originalbild das Strömungsmuster
beseitigen, und das Auftreten des Artefakts im Bereich nahe einer
Kante läßt sich
noch weiter unterdrücken.
Aus diesem Grund läßt sich
ein verarbeitetes Bild guter Qualität gewinnen.In addition, together with the process using the one-dimensional defocus mask for eliminating the flow pattern, the above-explained process using the two-dimensional defocus mask, or the process in which the one-dimensional defocus mask processing is performed in two directions, can be performed. In such cases, the flow pattern can be eliminated from the original image, and the appearance of the artifact in the region near an edge can still be seen suppress it. For this reason, a processed image of good quality can be obtained.
Wie
oben erläutert
wurde, kann bei der Frequenzbetonungsverarbeitung und bei dem Dynamikbereich-Kompressionsprozeß der bezüglich der
bandbegrenzten Bildsignale ausgeführte Umwandlungsvorgang für verschiedene
Abschnitte oder Bereiche des Objekts, von dem Bilder aufgezeichnet
wurden, variiert werden. Die Idee, den Prozeß entsprechend dem Abschnitt
des Objekts, von dem eine Bildaufzeichnung erfolgte, abzuändern, ist
auf jede Ausführungsform
anwendbar.As
explained above
In the frequency emphasis processing and in the dynamic range compression process, with respect to the
Bandlimited image signals executed conversion process for various
Sections or areas of the object from which images are recorded
were varied. The idea, the process according to the section
is the object from which an image recording was made
to every embodiment
applicable.