JP2001053974A

JP2001053974A - 画像処理装置及び方法

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Publication number: JP2001053974A
Application number: JP11229181A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Yoshida; 宏樹吉田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2001-02-23
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: US7251053B1; JP3736219B2

Abstract

(57)【要約】【課題】適切なエッジ強調を自動的に行える画像処理
装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像処理装置において、エ
ッジ検出手段は、入力された画像データについて、対象
画素におけるエッジの有無を判定する。重み選択手段
は、エッジがあると判定された画素について、エッジの
位置に対応した重み行列を選択する。強調範囲決定手段
は、対象画素とその周辺の画素のデータを、重み選択手
段により選択された重み行列を用いて演算し、得られた
演算値を所定のしきい値と比較して、対象画素について
のエッジ強調の範囲を決定する。こうして、エッジの種
類に応じた重み行列を選択的に用いて自動的に強調半径
を決定する。データ強調手段は、強調範囲決定手段によ
り決定された強調範囲内の画素のデータについてデータ
強調処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル画像の
補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルカメラなどから入力されたデ
ィジタル画像に対して、各種の画像補正がなされる。画
像補正には、コントラスト強調、エッジ強調などの種々
の処理がある。エッジ強調について種々の手法が用いら
れている。たとえば、特開平５−１０８８２３号公報に
記載された画像処理では、画素の間にエッジを求めてい
る。また、特開平１０−１４３６７３号公報に記載され
た画像処理では、エッジを判定するしきい値を自動的に
算出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般にディジタル画像
に対してエッジ強調によりシャープネスを強調する場
合、被写体によって、その特徴に応じてエッジの太さ
(エッジ強調の範囲)を調整する必要がある。たとえば建
築物や人工的な物体が写っている場合は、建築物の輪郭
である線は、太くすると縁どったような画像になってし
まい、不自然となる。したがって、建築物などでは、線
を太くしないようにエッジ強調範囲を狭くして線をより
強調することが望ましい。逆に、人物像などにおいて
は、エッジを細くして強調すると、目などが不自然な感
じに強調されてしまい逆効果となることが多い。そのた
め、人物像などに対しては、エッジの幅を広く取り、な
だらかにエッジを強調することが望まれる。すなわち、
人物が写っている場合には強調範囲をやや広めて、緩や
かにエッジを強調せねばならない。自動的にエッジを強
調する手法は今まで数多く提案されているが、強調範囲
はマニュアルで決められていた。

【０００４】本発明の目的は、適切なエッジ強調を自動
的に行える画像処理装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置において、エッジ検出手段は、入力された画像データ
について、対象画素におけるエッジの有無を判定する。
重み選択手段は、エッジがあると判定された画素につい
て、エッジの位置に対応した重み行列を選択する。強調
範囲決定手段は、対象画素とその周辺の画素のデータ
を、重み選択手段により選択された重み行列を用いて演
算し、得られた演算値を所定のしきい値と比較して、対
象画素についてのエッジ強調の範囲を決定する。こうし
て、エッジの種類に応じた重み行列を選択的に用いて自
動的に強調半径を決定する。データ強調手段は、強調範
囲決定手段により決定された強調範囲内の画素のデータ
についてデータ強調処理を行う。好ましくは、前記の強
調範囲決定手段は、重み行列において重み付けをエッジ
の内側におく。また、好ましくは、前記のエッジ抽出手
段は、エッジの抽出においてエッジを画素の間に求め、
前記の強調範囲決定手段は、対象画素の周囲の４方向で
のエッジの有無によって重み行列を選択する。また、好
ましくは、前記のデータ強調手段は、対象画素の周囲の
画素の色相及び彩度の値も考慮してデータを強調する。
より好ましくは、前記のデータ強調手段は、対象画素の
周囲の画素の対象画素との距離も考慮してデータを強調
する。

【０００６】本発明に係る画像処理方法は、入力された
画像データについて、対象画素におけるエッジの有無を
判定し、エッジがあると判定された画素について、エッ
ジの位置に対応した重み行列を選択し、対象画素とその
周辺の画素のデータを、選択された重み行列の重みを用
いて演算し、得られた演算値を所定のしきい値と比較し
て、対象画素についてのエッジ強調の範囲を決定し、決
定された強調範囲内の画素のデータについてデータ強調
処理を行う。好ましくは、前記の強調範囲決定のステッ
プにおいて、重み行列において重み付けをエッジの内側
におく。本発明に係るコンピュータ読み取り可能な媒体
は、入力された画像データについて、対象画素における
エッジの有無を判定するステップと、エッジがあると判
定された画素について、エッジの位置に対応した重み行
列を選択するステップと、対象画素とその周辺の画素の
データを、選択された重み行列の重みを用いて演算し、
得られた演算値を所定のしきい値と比較して、対象画素
についてのエッジ強調の範囲を決定するステップと、決
定された強調範囲内の画素のデータについてデータ強調
処理を行うステップとをコンピュータに実行させるため
のプログラムを記憶する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ
参照記号は同一または同等のものを示す。本発明の実施
形態の情報処理装置（以下、システムという）は、中央
演算処理装置（以下、ＣＰＵという）を備えシステム全
体を制御する制御装置１（コンピュータ）を中心として
構成される。図１において、矢印はデータの流れを示
す。ディスプレイ２は、画像または文字などを表示する
と共に、操作のための各種画面の表示等を行う。キーボ
ード３とマウス４は、各種入力、指示操作等を行う。フ
ロッピーディスク５とハードディスク６は、画像データ
などを記憶及び保管するデータ保管媒体であり、システ
ムは、フロッピー（登録商標）ディスク５とハードディ
スク６にそれぞれアクセスするフロッピーディスクドラ
イブとハードディスクドライブを備える。プリンタ７
は、画像データなどを用紙に印刷する。スキャナ８は、
原稿から画像データを読み取る。ＣＤ−ＲＯＭ９は、多
量の各種データを記憶する記憶媒体であり、システム
は、ＣＤ−ＲＯＭ９にアクセスするＣＤ−ＲＯＭドライ
ブを備える。また、音声出力のためのスピーカー１０と
音声入力用のマイクロフォン１１が接続される。後述の
画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの外部記憶媒
体から読み込まれる。

【０００８】図２は、制御装置１を中心としたブロック
図である。制御装置１は、ＣＰＵ２０１を中心として構
成され、ＣＰＵ２０１に接続されるデータバス２２０を
介して、種々の処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ２
０３、各種データおよびプログラムを記憶するＲＡＭ２
０４、画像または文字等の表示をディスプレイ２に行う
表示制御回路２０５、キーボードからの入力を転送制御
するキーボード制御回路２０６、マウス４からの入力を
転送制御するマウス制御回路２０７、フロッピーディス
クドライブを制御するフロッピーディスクドライブ制御
回路２０８、ハードディスクドライブを制御するハード
ディスク制御回路２０９、プリンタ７への出力を制御す
るプリンタ制御回路２１０、スキャナ８を制御するスキ
ャナ制御回路２１１、ＣＤ−ＲＯＭドライブを制御する
ＣＤ−ＲＯＭドライブ制御回路２１２、スピーカー１０
を制御するスピーカー制御装置２１３、および、マイク
ロフォン１１を制御するマイクロフォン制御回路２１４
がそれぞれ接続される。また、クロック回路２０２は、
本システムを動作させるために必要な各種クロック信号
を供給する。さらに、データバスを介して各種拡張ボー
ドを接続するための拡張スロット２１５が接続される。

【０００９】制御装置１は、ディジタル画像について各
種の画像処理を行う。以下では、画像のエッジ強調処理
について説明する。図３は、制御部１のエッジ強調処理
のフローを示す。まず、ＲＧＢ画像データを入力する
（ステップＳ１０）。次に、ＲＧＢデータをＨＳＬ色空
間に変換する（ステップＳ１１）。次に、処理対象とす
る注目画素の位置を２次元座標で（ｉ，ｊ）と表わし、
その注目画素のデータをＬ(ｉ，ｊ)とする（ステップＳ
１２）。次に、エッジフィルターを用いて対象画素の周
囲の画素に対してエッジを検出する（ステップＳ１
３）。本実施形態では画素間にエッジを求める。これに
より、強調する際にエッジをはさむ両画素の間の差分を
大きくとることによって線のみが強調されずに自然にエ
ッジが強調される。また、画素間にエッジを求めること
により対象画素の周囲にあるエッジが４種類に限定で
き、その後の重み行列の選択などが簡単になる。

【００１０】エッジは重み行列ｗ１を用いて画素データ
と演算し、演算値θ１を所定の閾値と比較することによ
り抽出される。エッジが対象画素の上側にある場合は、
次の重み行列ｗ１を用い、行列演算値θ１を求める。

【数１】

【数２】また、エッジが対象画素の下側にある場合は、同じ重み
行列ｗ１(式（１))を用い、行列演算値θ１を求める。

【数３】また、エッジが対象画素の右側にある場合は、次の重み
行列ｗ１を用い、行列演算値θ１を求める。

【数４】

【数５】また、エッジが対象画素の右側にある場合は、同じ重み
行列ｗ１(式(４))を用い、行列演算値θ１を求める。

【数６】

【００１１】注目画素にエッジが検出されると（ステッ
プＳ１４でＹＥＳ）、次に、強調半径Ｒを決定する。ま
ず、強調半径Ｒを求めるための重み行列ｗ２を選択し
（ステップＳ１５）、重み行列ｗ２を用いて画素データ
から強調半径Ｒを求める（ステップＳ１６)。エッジの
強調半径Ｒとは、エッジを強調する範囲を表わすパラメ
ータであり、エッジとみなした画素の周辺の何画素まで
強調するかを決めるものである。たとえば、図４に示す
例では、強調半径は１（画素）であり、斜線部（すなわ
ち対象画素の周囲の８画素）がエッジ強調を行う強調画
素を示す。

【００１２】具体的には、半径算出関数Ｆ(ｘ)を用い
て、データＬ(ｉ，ｊ)と重み行列ｗ２とから次の式(７)
から強調半径Ｒを自動的に算出する。

【数７】半径算出関数Ｆ(ｘ)はたとえば次のような関数である。ｂ１≦ｘ＜ｂ２のとき、Ｆ(ｘ)＝１ｂ２≦ｘ＜ｂ３のとき、Ｆ(ｘ)＝２（８）・・・ここに、ｂ１、ｂ２、...は定数である。

【００１３】エッジ強調の範囲（強調半径）は、エッジ
の線種(太さ)とエッジ周辺の明度の勾配（グラデーショ
ン）から決められるるべきである。エッジの強調半径
は、エッジの幅と密接な関係がある。エッジ強調半径が
小さいとエッジの幅は細く、エッジ強調半径が大きいと
エッジの幅は太い。そこで、対象物によってエッジの太
さを調整する必要がある。重み行列ｗ２において重み付
けは対象画素に関してエッジの位置の反対側（エッジの
内側）においている。そのような重み行列ｗ２を用いて
エッジ強調半径を求めるので、求められたエッジ強調半
径は、対象画素の周辺にさらにエッジがあるかどうか、
したがって、エッジの幅に関連する。対象物が建築物で
ある場合、対象エッジの付近に明度変化の急勾配の点
(エッジ)が存在し、また、人物画像とくに顔写真の場合
は、エッジ付近の明度の変化はなだらかである。そのよ
うな特徴はエッジ強調半径に反映される。

【００１４】エッジの種類による重み行列ｗ２の例は以
下のとおりである。ここで、ａ₁₁〜ａ₅₅は重みを表わ
す。注目画素とエッジの位置により５＊５の重み行列ｗ
２の重み付けを変化させる。図５に示すように、エッジ
が注目画素の左側に検出されたときの重み行列ｗ２は次
の通りである。

【数８】図６に示すように、エッジ（太線部で表す）が注目画素
の左側と下側に検出されたときの重み行列ｗ２は次の通
りである。

【数９】図７に示すように、エッジが注目画素の左側、下側及び
右側に検出されたときの重み行列ｗ２は次の通りであ
る。

【数１０】図８に示すように、エッジが注目画素の左右に検出され
たときの重み行列ｗ２は次の通りである。

【数１１】

【００１５】次に、強調半径Ｒ内の画素(強調画素とい
う)について強調パラメータを用いて強調処理をする。
また、エッジ付近の色情報や彩度情報もからめて強調パ
ラメータを求めるので、対象物の特性を反映させること
ができる。まず、１つの強調画素の画像データの値Ｉ
(ｉ,ｊ)を求め（ステップＳ１７）、強調パラメータを
算出し（ステップＳ１８）、画像データについて強調処
理をする（ステップＳ１９）。この強調処理を、強調半
径Ｒ内の全強調画素について処理が終わるまで（ステッ
プＳ２０でＹＥＳ）、繰り返す。さらに、上述の処理
(ステップＳ１０からＳ２０）を、全画素について処理
が終わるまで（ステップＳ２１でＹＥＳ）、繰り返す。

【００１６】強調パラメータは、色情報と強調半径とか
ら次のように算出される。第１強調係数Ｐ１が、周囲の
色情報や彩度情報（たとえば対象画素と周囲の８画素の
画像データについて）から決定される。ここでは、表１
のように、４種の色(無彩色、肌色、温色，その他)を判
別し、それぞれに第１強調係数Ｐ１が決定される。

【００１７】

【表１】表１第１強調係数Ｐ１

【００１８】また、第２強調係数Ｐ２が、強調中心画素
からの距離によって決定される。ここでは、表２のよう
に、距離が０，１，２（画素）に対して第２強調係数が
算出される。

【表２】表２第２強調係数Ｐ２

【００１９】補正後の強調係数Ｉ'(ｉ，ｊ)は、補正前
の強調係数Ｉｏ(ｉ，ｊ)から上述の２つの強調係数Ｐ
１、Ｐ２と重み行列ｗ３を用いて次のように算出され
る。Ｉ'(ｉ，ｊ)＝Ｉｏ(ｉ，ｊ)＋Ｗ＊Ｐ１＊Ｐ２（１３）ここに

【数１２】ｗ３(i,j)はたとえば以下のように定義される重み行列
である。

【数１３】

【００２０】

【発明の効果】エッジの種類に応じて重み行列を選択的
にかけて、自動的に強調半径を決定する。エッジ強調処
理において、画像内容（色及び彩度）を解析して自動的
に強調半径を算出する。対象物によってはエッジの太さ
を調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】システムの全体構成の図

【図２】制御装置を中心としたブロック図

【図３】エッジ強調のフローチャート

【図４】強調画素の１例を示す図

【図５】対象画素とエッジの位置を示す図

【図６】対象画素とエッジの位置を示す図

【図７】対象画素とエッジの位置を示す図

【図８】対象画素とエッジの位置を示す図

【符号の説明】

１制御装置、２ディスプレイ、２０１Ｃ
ＰＵ。

フロントページの続きＦターム(参考） 5B057 BA28 CA12 CA16 CB12 CB16 CC03 CE03 CE16 CH08 CH18 DC16 5C077 MP07 PP03 PP32 PP35 PP42 PP43 PP47 PP58 PP68 PQ08 PQ12 PQ18 PQ20 PQ22 RR14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された画像データについて、対象画
素におけるエッジの有無を判定するエッジ検出手段と、エッジ検出手段によりエッジがあると判定された画素に
ついて、エッジの位置に対応した重み行列を選択する重
み選択手段と、対象画素とその周辺の画素のデータを、重み選択手段に
より選択された重み行列を用いて演算し、得られた演算
値を所定のしきい値と比較して、対象画素についてのエ
ッジ強調の範囲を決定する強調範囲決定手段と、強調範囲決定手段により決定された強調範囲内の画素の
データについてデータ強調処理を行うデータ強調手段と
からなる画像処理装置。
【請求項２】前記の強調範囲決定手段は、重み行列に
おいて重み付けをエッジの内側におくことを特徴とする
請求項１に記載された画像処理装置。
【請求項３】前記のエッジ抽出手段は、エッジの抽出
においてエッジを画素の間に求め、前記の強調範囲決定
手段は、対象画素の周囲の４方向でのエッジの有無によ
って重み行列を選択することを特徴とする請求項１に記
載された画像処理装置。
【請求項４】前記のデータ強調手段は、対象画素の周
囲の画素の色相及び彩度の値も考慮してデータを強調す
ることを特徴とする請求項１に記載さた画像処理装置。
【請求項５】前記のデータ強調手段は、対象画素の周
囲の画素の対象画素との距離も考慮してデータを強調す
ることを特徴とする請求項４に記載された画像処理装
置。
【請求項６】入力された画像データについて、対象画
素におけるエッジの有無を判定し、エッジがあると判定された画素について、エッジの位置
に対応した重み行列を選択し、対象画素とその周辺の画素のデータを、選択された重み
行列を用いて演算し、得られた演算値を所定のしきい値
と比較して、対象画素についてのエッジ強調の範囲を決
定し、決定された強調範囲内の画素のデータについてデータ強
調処理を行う画像処理方法。
【請求項７】前記の強調範囲決定のステップにおい
て、重み行列において重み付けをエッジの内側におくこ
とを特徴とする請求項６に記載された画像処理方法。
【請求項８】入力された画像データについて、対象画
素におけるエッジの有無を判定するステップと、エッジがあると判定された画素について、エッジの位置
に対応した重み行列を選択するステップと、対象画素とその周辺の画素のデータを、選択された重み
行列を用いて演算し、得られた演算値を所定のしきい値
と比較して、対象画素についてのエッジ強調の範囲を決
定するステップと、決定された強調範囲内の画素のデータについてデータ強
調処理を行うステップとをコンピュータに実行させるた
めのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な
媒体。