JP2003008898A - 画像処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の異なる照明が存在する場合にも、それ
らの境界を適切に抽出することを可能とし、主観的に好
ましいダイナミックレンジの圧縮を実現する。 【解決手段】 複数に分割された入力画像Ｉのそれぞれ
に対して平滑化を行って、平滑化の度合いの異なる複数
の平滑化画像ＲＨ０，ＲＨ１，Ｒ２を生成する。各合成
器２５Ａ，２５Ｂでは、相対的に平滑化の度合いが大き
い、少なくとも１つの平滑化画像から生成された中間合
成画像ＲＬｎ（ｎ＝１，２）と、相対的に平滑化の度合
いが小さい他の平滑化画像ＲＨｎとに基づいて、エッジ
強度Ｇを算出すると共に、算出されたエッジ強度Ｇに基
づいて、中間合成画像ＲＬｎと平滑化画像ＲＨｎとを合
成し、合成平滑化画像Ｒｎを生成する。第２の合成器２
５Ｂで生成された第２の合成平滑化画像Ｒ０は、照明成
分を表す最終的な合成平滑化画像Ｒとして出力され、画
素値の変換のための係数の算出に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン、ビ
デオテープレコーダー、スチルカメラ、ビデオカメラお
よびプリンタなど、各種の画像の入出力装置に好適に利
用可能なものであり、特に、入力された画像を、相対的
によりダイナミックレンジの狭い画像装置において再現
するための画像処理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像の階調特性の変換のために、
入力画像の各画素に対し、そのレベルを図１０の実線で
示すような入出力関係を持つ関数（以下、「レベル変換
関数」と記す。）で変換する方法（以下、「レベル変
換」と記す。）がある。図１０において、横軸は入力画
像の画素レベル（入力レベル）ｌを、縦軸はレベル変換
処理による出力画像の画素レベル（出力レベル）Ｔ
（ｌ）を表す。Ｌmaxは、入出力画像の各画素が取り得
る最大レベルを表す。レベル変換後の画像のコントラス
トは、レベル変換関数の傾きが大きいほど増加すること
になる。図１０の例では、入力レベルｌｂを境にして高
レベル側と入力レベルｌｓを境にして低レベル側とにお
けるレベル変換関数を示す直線の傾きが、中間レベル
（入力レベルｌｓ〜ｌｂ）の傾きに比べて小さくなって
いる。従って、図１０に示した関数を用いたレベル変換
では、高レベルおよび低レベルにおけるコントラストを
犠牲にすることで、中間レベルのコントラストを増加さ
せていることになる。

【０００３】レベル変換関数は、図１０に示したものに
限らず、例えば図１１の実線で示したものを用いること
もできる。図１１に示したレベル変換関数は、入力レベ
ルｌｋを境にして、高レベル側における直線の傾きが、
低レベル、中間レベルでの傾きに比べて小さくなってい
る。従って、図１１に示した関数を用いたレベル変換で
は、高レベルでのコントラストを犠牲にすることで、低
レベル、中間レベルでのコントラストを増加させること
ができる。また、以下の（１）式のガンマ関数や（２）
式のＬＯＧ関数等、図１０および図１１に示した関数に
比べて、より連続的なレベル変換関数が用いられること
もある。なお、（１）式におけるｇは関数の傾きを調整
するパラメータである。

【０００４】

【数１】

【０００５】

【数２】

【０００６】また、さらに別の従来例としては、入力画
像の画素レベルの頻度分布に応じて、レベル変換関数を
適応的に変化させる方法があり、その代表例としてはヒ
ストグラムイコライゼーションと呼ばれる方法が挙げら
れる。図１２（Ａ），（Ｂ）に、このヒストグラムイコ
ライゼーションの原理を示す。図１２（Ａ）において、
横軸は入力画像の画素レベル（入力レベル）ｌを、縦軸
は度数（頻度または累積頻度）を表す。Ｆmaxは、累積
頻度の最大値であり、頻度を算出するために用いる画素
の総数である。この方法では、図１２（Ａ）に示したよ
うに、はじめに入力画像の画素レベルｌに関する頻度分
布Ｈ（ｌ）が生成され、次に以下の（３）式を用いて累
積頻度分布Ｃ（ｌ）が生成される。

【０００７】

【数３】

【０００８】この累積頻度分布Ｃ（ｌ）の縦軸を、以下
の（４）式を用いて出力画像が取り得るレベル範囲に正
規化することにより、レベル変換関数Ｔ（ｌ）が生成さ
れる（図１２（Ｂ））。この関数Ｔ（ｌ）を用いること
により、出現頻度の高いレベルによって構成される領域
（面積が大きい領域）のコントラストを増加させること
が可能となる。

【０００９】

【数４】

【００１０】入力された画像を、よりダイナミックレン
ジの小さい、すなわち画素レベルを表現するビット数が
少ない環境で利用する場合（ビット数の少ない伝送路で
伝送する場合や、表示装置に表示する場合、あるいは記
憶装置に保存する場合など）には、ダイナミックレンジ
の圧縮を行う必要がある。従来は、このような目的での
ダイナミックレンジの圧縮処理にも、上述した方法と同
様のレベル変換が用いられている。ただし、この場合に
は、レベル変換関数の出力画像の最大レベルが、入力画
像のそれよりも小さい値となる。

【００１１】一方、文献「Z. Rahman, et, alt.:"A Mul
tiscale retinex for color rendition and dynamic ra
nge compression in Applications of Digital image P
rocessing", XIX Proc. SPIE 2847 (1996)」では、空間
的に緩やかに変化する照明光の成分をローパスフィルタ
によって抽出し、これを圧縮することで全体的なダイナ
ミックレンジを圧縮する方法が提案されている（以下、
この方法を「Multiscale retinex法」と記す。）。照明
成分の抽出には帯域の狭い線形ローパスフィルタが用い
られている。この方法では、以下の（５）式に示すよう
に、入力画素の値Ｉ（ｘ，ｙ）、およびローパスフィル
タ出力ＬＰＦ（Ｉ（ｘ，ｙ））の対数値を取り、前者か
ら後者を差し引くことによりダイナミックレンジの圧縮
が行われる。

【００１２】

【数５】

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のレベル変換方法では、不自然な画像が生成されるの
を回避するため、単調増加性を有するレベル変換関数を
用いている。このため、いずれかのレベル範囲のコント
ラスト（レベル変換関数の傾き）を増加させた場合、他
のレベル範囲では逆にコントラストが低下してしまうと
いった問題がある。

【００１４】また、Multiscale retinex法では、単調増
加性を犠牲にすることで、よりコントラストの高い画像
を再現することを可能としているが、照明条件が急激に
切り替わる場合、線形フィルタではその変化を抽出する
ことができず、主観的に好ましくないノイズが発生して
しまうという問題がある。

【００１５】例えば、図１３に示すように、照明条件の
異なる２つの領域が隣接している画像（図中、実線）に
対して線形ローパスフィルタを施すと、図中、細い破線
で示したように境界のぼけた信号がフィルタ出力として
得られる。これを照明成分と見なした場合、照明境界の
左側の領域（Ｂ領域）において、境界付近（ＢＮＢ領
域）は、境界より離れた部分（ＢＦＢ領域）よりも照明
レベルが低いことになる。上述の（５）式は入力信号を
照明成分で割り算することと等価であり、照明成分が大
きいほど大きく圧縮されることを意味するため、結果と
して再現画像（図中、太い破線）のＢＮＢ領域にはオー
バーシュートが発生する。逆に、照明境界の右側の領域
（Ｄ領域）において、境界付近（ＤＮＢ領域）は、境界
より離れた部分（ＤＦＢ）に比べて照明レベルが高いと
見なされてアンダーシュートが発生する。Multiscale r
etinex法ではこの問題を回避するためにスケールの異な
る複数の線形ローパスフィルタを用い、それぞれのロー
パスフィルタによって得られる結果を線形荷重によって
合成する方法を用いているが、各スケールに対する重み
は固定されており、上記の問題を十分に抑制できていな
い。

【００１６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、複数の異なる照明が存在する場合に
も、それらの境界を適切に抽出することを可能とし、主
観的に好ましいダイナミックレンジの圧縮を実現できる
画像処理方法および装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による画像処理方
法は、分割された複数の入力画像のそれぞれに対して平
滑化を行い、平滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像
を生成する平滑化過程と、複数の平滑化画像に基づい
て、エッジ強度を算出するエッジ強度算出過程と、算出
されたエッジ強度に基づいて、複数の平滑化画像を合成
する合成過程と、複数の平滑化画像を合成することによ
って生成された合成平滑化画像に基づいて、入力画像の
各画素値を変換するための係数を算出する係数算出過程
と、算出された係数により、入力画像の各画素値の変換
を行う画素値変換過程とを含むものである。

【００１８】なお、平滑化過程において、各平滑化画像
の各画素値に対して非線形な変換を施して、各画素値を
変換するための複数の係数を算出し、合成過程におい
て、エッジ強度に基づいて、複数の係数を合成し、その
合成された係数を、係数算出過程において算出される係
数として出力し、画素値変換過程において、複数の係数
を合成することによって生成された係数により、入力画
像の各画素値の変換を行うようにしても良い。

【００１９】本発明による画像処理装置は、分割された
複数の入力画像のそれぞれに対して平滑化を行い、平滑
化の度合いの異なる複数の平滑化画像を生成する平滑化
手段と、複数の平滑化画像に基づいて、エッジ強度を算
出するエッジ強度算出手段と、算出されたエッジ強度に
基づいて、複数の平滑化画像を合成する合成手段と、複
数の平滑化画像を合成することによって生成された合成
平滑化画像に基づいて、入力画像の各画素値を変換する
ための係数を算出する係数算出手段と、算出された係数
により、入力画像の各画素値の変換を行う画素値変換手
段とを備えたものである。

【００２０】なお、平滑化手段において、各平滑化画像
の各画素値に対して非線形な変換を施して、各画素値を
変換するための複数の係数を算出し、合成手段におい
て、エッジ強度に基づいて、複数の係数を合成し、その
合成された係数を、係数算出手段において算出される係
数として出力し、画素値変換手段において、複数の係数
を合成することによって生成された係数により、入力画
像の各画素値の変換を行うようにしても良い。

【００２１】本発明による画像処理方法および装置で
は、平滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像が生成さ
れ、それら複数の平滑化画像に基づいて、エッジ強度が
算出される。そして、算出されたエッジ強度に基づい
て、複数の平滑化画像が合成されると共に、その合成平
滑化画像に基づいて、入力画像の各画素値を変換するた
めの係数が算出され、その係数により、入力画像の各画
素値の変換が行われる。これにより、複数の異なる照明
が存在する場合にも、それらの境界の抽出を適切に行う
ことが可能とされる。

【００２２】本発明において、エッジ強度の算出は、例
えば、平滑化画像の１次微分と２次微分との荷重和によ
り行われる。このとき、２次微分の値は、例えば、平滑
化の度合いが類似した２つの平滑化画像の差分から算出
される。

【００２３】また、本発明において、平滑化画像の合成
は、例えば、相対的に平滑化の度合いが大きい、少なく
とも１つの平滑化画像から生成された中間合成画像と、
相対的に平滑化の度合いが小さく、まだ合成がなされて
いない他の平滑化画像とを合成することにより行われ
る。このとき、中間合成画像と他の平滑化画像との合成
は、例えば、それらの画像の荷重和により行われる。

【００２４】また、本発明において、画素値の変換を行
うための係数は、例えば、合成平滑化画像の各画素値を
非線形に変換することにより算出される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】［第１の実施の形態］まず、本実施の形態
に係る画像処理装置において処理される入力画像信号に
つて説明する。本画像処理装置において処理される入力
画像信号は、２次元ディジタル画像を図２に示すように
水平方向、垂直方向の順に走査して得られた時系列な画
素値の信号である。本実施の形態では、２次元画像上の
任意の位置（ｘ，ｙ）に対応する画素値をＩ（ｘ，ｙ）
と表し、これを入力画像信号として処理する。

【００２７】次に、本実施の形態に係る画像処理装置の
構成について説明する。本画像処理装置は、図１に示し
たように、平滑化画像生成器１０と、係数算出器１１
と、乗算器１２とを備えている。

【００２８】平滑化画像生成器１０は、入力画像Ｉの各
画素値Ｉ（ｘ，ｙ）に対して平滑化処理を行う機能を有
している。この平滑化画像生成器１０は、より詳しく
は、例えば図５に示したように、複数のイプシロンフィ
ルタ２０，２０Ａ，２０Ｂと、複数の線形ローパスフィ
ルタ（図ではＬＰＦと記す。）２１Ａ，２１Ｂと、複数
のダウンサンプリング器２２Ａ，２２Ｂと、複数のアッ
プサンプリング器２３Ａ，２３Ｂと、複数の補間器２４
Ａ，２４Ｂと、複数の合成器２５Ａ，２５Ｂとを有して
構成されている。

【００２９】平滑化画像生成器１０における合成器２５
Ａ，２５Ｂは、より詳しくは、例えば図７に示したよう
に、エッジ強度算出部７０と、合成部７１とを有して構
成されている。エッジ強度算出部７０は、差分器３０
と、絶対値算出器３１と、１次微分算出器３２と、乗算
器３３Ａ，３３Ｂと、第１の加算器３４Ａを含んで構成
されている。合成部７１は、乗算器３３Ｈ，３３Ｌと、
第２の加算器３４Ｂと、正規化器３５とを含んで構成さ
れている。

【００３０】平滑化画像生成器１０で行う処理には、入
力画像Ｉを複数に分割し、その複数の入力画像Ｉのそれ
ぞれに対して平滑化を行って、図５に示したように、平
滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像ＲＨ０，ＲＨ
１，Ｒ２を生成する処理が含まれる。

【００３１】ここで、第１の平滑化画像ＲＨ０は、複数
の平滑化画像ＲＨ０，ＲＨ１，Ｒ２の中で、相対的に最
も平滑化の度合いが小さく、解像度が最も高い画像であ
り、第１のイプシロンフィルタ２０によって生成される
ものである。第２の平滑化画像ＲＨ１は、第１の平滑化
画像ＲＨ０に比べて、相対的に平滑化の度合いが大き
く、解像度の低い画像であり、平滑化部５１（第１の線
形ローパスフィルタ２１Ａ、第１のダウンサンプリング
器２２Ａおよび第２のイプシロンフィルタ２０Ａ）によ
って生成されるものである。第３の平滑化画像Ｒ２は、
相対的に最も平滑化の度合いが大きく、最も解像度の低
い画像であり、第１のダウンサンプリング器２２Ａの出
力画像Ｉ１から、平滑化部５２（第２の線形ローパスフ
ィルタ２１Ｂ、第２のダウンサンプリング器２２Ｂおよ
び第３のイプシロンフィルタ２０Ｂ）によって生成され
るものである。

【００３２】平滑化画像生成器１０で行う処理には、ま
た、複数の平滑化画像に基づいて、エッジ強度Ｇを算出
する処理と、算出されたエッジ強度Ｇに基づいて、複数
の平滑化画像を合成する処理とが含まれる。これらの処
理は、主に合成器２５Ａ，２５Ｂによって行われる。す
なわち、エッジ強度Ｇを算出する処理は、合成器２５
Ａ，２５Ｂにおけるエッジ強度算出部７０（図５）によ
って行われ、平滑化画像を合成する処理は、合成部７１
によって行われる。

【００３３】より詳しくは、各合成器２５Ａ，２５Ｂに
おいては、相対的に平滑化の度合いが大きい、少なくと
も１つの平滑化画像から生成された中間合成画像ＲＬｎ
（ｎ＝１，２）と、相対的に平滑化の度合いが小さく、
まだ合成がなされていない他の平滑化画像ＲＨｎとに基
づいて、エッジ強度Ｇを算出すると共に、算出されたエ
ッジ強度Ｇに基づいて、中間合成画像ＲＬｎと平滑化画
像ＲＨｎとを合成するようになっている。例えば、第２
の合成器２５Ｂのエッジ強度算出部７０においては、平
滑化の度合いが小さい２つの平滑化画像ＲＨ１，Ｒ２を
合成することによって生成された中間合成画像ＲＬ０
と、平滑化の度合いが大きい第１の平滑化画像ＲＨ０と
が入力され、これらに基づいて、エッジ強度Ｇが算出さ
れる。また、第２の合成器２５Ｂの合成部７１において
は、算出されたエッジ強度Ｇに基づいて、中間合成画像
ＲＬ０と第１の平滑化画像ＲＨ０とが合成され、合成平
滑化画像Ｒが生成されるようになっている。

【００３４】平滑化画像生成器１０で生成された合成平
滑化画像Ｒの各画素値Ｒ（ｘ，ｙ）は、照明成分として
係数算出器１１に送られるようになっている。

【００３５】係数算出器１１は、平滑化画像生成器１０
で抽出された照明成分としての合成平滑化画像Ｒの各画
素値Ｒ（ｘ，ｙ）から、例えば図３に示すような非線形
な係数算出関数Ｆ（ｌ）を用い、以下の（６）式に示す
ように、入力画像Ｉの画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を変換するた
めの係数Ｃ（ｘ，ｙ）を算出する機能を有している。こ
こで算出された係数Ｃ（ｘ，ｙ）は、乗算器１２に送ら
れる。

【００３６】

【数６】

【００３７】乗算器１２は、入力画像上の各画素値Ｉ
（ｘ，ｙ）に、対応する係数Ｃ（ｘ，ｙ）を積算する機
能を有している。積算することによって得られた結果で
ある出力画像Ｏ（ｘ，ｙ）は、図示しない伝送路、記憶
装置、または表示装置などに出力される。

【００３８】なお、（６）式における係数算出関数Ｆ
（ｌ）は、図４に示すようなレベル変換関数Ｔ（ｌ）か
ら、以下の（７）式によって得ることができる。なお、
図４において、Ｌmax，Ｍmaxは、それぞれ入力レベルお
よび出力レベルの最大値を表している。

【００３９】

【数７】

【００４０】レベル変換関数Ｔ（ｌ）は、従来、画像の
階調特性の変換に用いられてきたが、［従来の技術］の
項でも述べたとおり、出力レベルのダイナミックレンジ
を入力レベルのそれよりも小さく設定する（Ｍmax＜Ｌm
ax）ことでダイナミックレンジ圧縮処理にも適用でき
る。この場合、図３における係数の最小値ＣminはＭmax
／Ｌmaxで与えられることになる。（７）式は、このレ
ベル変換関数Ｔ（ｌ）によるダイナミックレンジ圧縮前
後の画素値の比として係数算出関数Ｆ（ｌ）が与えられ
ることを表している。すなわち、（６）式で算出される
係数Ｃ（ｘ，ｙ）は、照明成分である合成平滑化画像Ｒ
の各画素値Ｒ（ｘ，ｙ）をレベル変換関数Ｔ（ｌ）で圧
縮した場合の圧縮率を表している。従って、乗算器１２
において、各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）に係数Ｃ（ｘ，ｙ）を
積算することによって、入力画像Ｉの各画素ごとに画素
値の変換が行われ、ダイナミックレンジの圧縮がなされ
ることになる。

【００４１】なお、本実施の形態において、主として第
１のイプシロンフィルタ２０および平滑化部５１，５２
（図５）が、本発明における「平滑化手段」の一具体例
に対応する。また、主として乗算器１２（図１）が、本
発明における「画素値変換手段」の一具体例に対応す
る。

【００４２】次に、以上のように構成された画像処理装
置の作用、動作を説明する。なお、以下の説明は、本実
施の形態に係る画像処理方法の説明を兼ねている。

【００４３】まず、図１を参照して本画像処理装置の全
体的な動作について説明する。本画像処理装置におい
て、入力画像Ｉを示す信号は、平滑化画像生成器１０と
乗算器１２とに入力される。平滑化画像生成器１０で
は、後に詳述するように、入力画像Ｉを分割入力し、そ
の分割された複数の入力画像Ｉのそれぞれに対して平滑
化を行い、平滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像Ｒ
Ｈ０，ＲＨ１，Ｒ２（図７）を生成する。また、平滑化
画像生成器１０では、複数の平滑化画像ＲＨ０，ＲＨ
１，Ｒ２に基づいて、エッジ強度Ｇを算出し、さらに、
算出されたエッジ強度Ｇに基づいて、複数の平滑化画像
ＲＨ０，ＲＨ１，Ｒ２を合成する。平滑化画像生成器１
０は、複数の平滑化画像ＲＨ０，ＲＨ１，Ｒ２を合成す
ることによって生成された合成平滑化画像Ｒの各画素値
Ｒ（ｘ，ｙ）を、照明成分として係数算出器１１に出力
する。

【００４４】係数算出器１１では、平滑化画像生成器１
０で抽出された照明成分としての合成平滑化画像Ｒの各
画素値Ｒ（ｘ，ｙ）から、例えば図３に示すような非線
形な係数算出関数Ｆ（ｌ）を用い、上述の（６）式に示
すように、入力画像Ｉの画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を変換する
ための係数Ｃ（ｘ，ｙ）を算出する。係数算出器１１
は、算出した係数Ｃ（ｘ，ｙ）を、乗算器１２に出力す
る。

【００４５】乗算器１２では、入力画像上の各画素値Ｉ
（ｘ，ｙ）に、対応する係数Ｃ（ｘ，ｙ）を積算する。
この乗算器１２での演算により、入力画像Ｉの各画素ご
とに画素値の変換が行われ、ダイナミックレンジの圧縮
が施される。

【００４６】以上のようにして乗算器１２から出力され
る画像信号Ｏ（ｘ，ｙ）は、入力画像Ｉよりも相対的に
ダイナミックレンジの狭い画像装置、すなわち画素レベ
ルを表現するビット数が少ない環境（ビット数の少ない
伝送路で伝送する場合や、表示装置に表示する場合、あ
るいは記憶装置に保存する場合など）において利用され
る。

【００４７】次に、主として図５および図７を参照し
て、平滑化画像生成器１０での処理について、詳しく説
明する。図５に示したように、平滑化画像生成器１０に
入力された画像Ｉは、第１のイプシロンフィルタ２０と
第１の線形ローパスフィルタ２１Ａとに分割入力され
る。

【００４８】第１のイプシロンフィルタ２０では、入力
画像Ｉに対して以下の（８）式（（８Ａ）（８Ｂ））に
示すような非線形フィルタリング処理を行い、最も平滑
化の度合いが小さく、解像度の最も高い第１の平滑化画
像ＲＨ０を生成し、それを第２の合成器２５Ｂに出力す
る。

【００４９】

【数８】

【００５０】ここで、（８）式において、ＮＢはフィル
タリング処理における近傍領域を定義する相対座標の集
合でり、Ｅはあらかじめ設定されたしきい値である。ま
た、ｈ（ｄｘ，ｄｙ）は、第１のイプシロンフィルタ２
０内の図示しない線形ローパスフィルタを構成するため
のフィルタ係数であり、例えば図６に示すようなものを
用いることができる。

【００５１】平滑化部５１では、入力画像Ｉに対して以
下で説明するダウンサンプリング処理およびフィルタ処
理を施すことにより、第１の平滑化画像ＲＨ０に比べ
て、相対的に平滑化の度合いが大きく、解像度の低い第
２の平滑化画像ＲＨ１を生成する。また、平滑化部５２
では、平滑化部５１における第１のダウンサンプリング
器２２Ａの出力画像Ｉ１に対して、平滑化部５１と実質
的に同様のダウンサンプリング処理およびフィルタ処理
を施し、相対的に最も平滑化の度合いが大きく、最も解
像度の低い第３の平滑化画像Ｒ２を生成する。

【００５２】平滑化部５１における第１の線形ローパス
フィルタ２１Ａは、後段の第１のダウンサンプリング器
２２Ａでのダウンサンプリング処理においてエリアシン
グの発生を回避するためのものであり、ダウンサンプリ
ングのレートに応じて適当なフィルタ処理を施す。第１
の線形ローパスフィルタ２１Ａの出力ＩＬは、第１のダ
ウンサンプリング器２２Ａに入力され、そこで、あらか
じめ設定されたレートによりダウンサンプリング処理が
なされる。第１の線形ローパスフィルタ２１Ａおよび第
１のダウンサンプリング器２２Ａによって縮小された画
像Ｉ１は、第２のイプシロンフィルタ２０Ａおよび第２
の線形ローパスフィルタ２１Ｂに入力される。

【００５３】第２のイプシロンフィルタ２０Ａおよび第
２の線形ローパスフィルタ２１Ｂは、入力画像Ｉの大き
さが異なる以外、すなわち、入力画像として第１のダウ
ンサンプリング器２２Ａからの画像Ｉ１が入力される以
外、それぞれ、第１のイプシロンフィルタ２０および第
１の線形ローパスフィルタ２１Ａと実質的に同じ働きを
する。

【００５４】すなわち、第２のイプシロンフィルタ２０
Ａでは、第１のダウンサンプリング器２２Ａからの出力
画像Ｉ１に対して、非線形フィルタリング処理を行うこ
とによって第２の平滑化画像ＲＨ１を生成し、それを第
１の合成器２５Ａに出力する。また、第２の線形ローパ
スフィルタ２１Ｂでは、後段の第２のダウンサンプリン
グ器２２Ｂでのダウンサンプリングのレートに応じて適
当なフィルタ処理を施す。

【００５５】第２の線形ローパスフィルタ２１Ｂの出力
ＩＬ１は、第２のダウンサンプリング器２２Ｂに入力さ
れ、そこで、あらかじめ設定されたレートによりダウン
サンプリング処理がなされる。これにより縮小された画
像Ｉ２は、第３のイプシロンフィルタ２０Ｂに入力され
る。

【００５６】第３のイプシロンフィルタ２０Ｂも、第１
のイプシロンフィルタ２０と実質的に同じ働きをする。
すなわち、第３のイプシロンフィルタ２０Ｂでは、第２
のダウンサンプリング器２２Ｂからの出力画像Ｉ２に対
して、非線形フィルタリング処理を行うことによって第
３の平滑化画像Ｒ２を生成し、それを、第１のアップサ
ンプリング器２３Ａに出力する。

【００５７】第１のアップサンプリング器２３Ａでは、
第３の平滑化画像Ｒ２に対して、第２のダウンサンプリ
ング器２２Ｂと同じレートでアップサンプリング処理を
行う。すなわち、第２のダウンサンプリング器２２Ｂに
おけるダウンサンプルレートが１／Ｎである場合、第１
のアップサンプリング器２３Ａでは、隣接する画素の間
に値が０であるＮ−１個の画素を挿入する処理を行う。

【００５８】第１の補間器２４Ａでは、アップサンプリ
ング処理の施された画像に対して適当な補間処理を行う
ことにより中間合成画像ＲＬ１を生成し、第１の合成器
２５Ａに出力する。

【００５９】第１の合成器２５Ａでは、後に詳述するよ
うにエッジ強度Ｇの算出を行い、それに基づいて、第２
のイプシロンフィルタ２０Ａからの第２の平滑化画像Ｒ
Ｈ１と第１の補間器２４Ａからの中間合成画像ＲＬ１と
を合成して、第１の合成平滑化画像Ｒ１を生成し、それ
を第２のアップサンプリング器２３Ｂに出力する。

【００６０】第２のアップサンプリング器２３Ｂおよび
第２の補間器２４Ｂは、それぞれ第１のアップサンプリ
ング器２３Ａおよび第１の補間器２４Ａと実質的に同様
の働きをする。これらによって生成された中間合成画像
ＲＬ０は、第２の合成器２５Ｂに送られる。

【００６１】第２の合成器２５Ｂは、第１の合成器２５
Ａと実質的に同様の働きをする。すなわち、第２の合成
器２５Ｂは、第１のイプシロンフィルタ２０から出力さ
れた第１の平滑化画像ＲＨ０と第２の補間器２４Ｂから
出力された中間合成画像ＲＬ０とを合成して、第２の合
成平滑化画像Ｒ０を生成する。第２の合成器２５Ｂは、
生成された第２の合成平滑化画像Ｒ０を、照明成分を表
す最終的な合成平滑化画像Ｒとして、係数算出器１１
（図１）に出力する。

【００６２】合成器２５Ａ，２５Ｂでの処理は、より詳
しくは、例えば図７に示した構成により、以下のように
行われる。本実施の形態では、生成された複数の平滑化
画像の数に応じた数の合成器が設けられ、各合成器にお
いて、所定の数ごとに複数の平滑化画像の合成処理を行
う。この合成処理が、すべての平滑化画像が１つに合成
されるまで行われる。

【００６３】各合成器２５Ａ，２５Ｂには、上述したよ
うに中間合成画像と平滑化画像とが入力される。ところ
で、図７に示した平滑化画像生成器１０の構成では、平
滑化画像として、第１、第２および第３の平滑化画像Ｒ
Ｈ０，ＲＨ１，Ｒ２が生成される。また、中間合成画像
として生成されるのは、第３の平滑化画像Ｒ２に基づい
て生成された中間合成画像ＲＬ１と、第２および第３の
平滑化画像ＲＨ１，Ｒ２に基づいて生成された中間合成
画像ＲＬ０とがある。各合成器２５Ａ，２５Ｂには、そ
れらの画像のうち、平滑化の度合いが相対的に類似して
いる２つの画像が入力される。すなわち、第１の合成器
２５Ａには、中間合成画像ＲＬ１と第２の平滑化画像Ｒ
Ｈ１とが入力される。第２の合成器２５Ｂには、中間合
成画像ＲＬ０と第１の平滑化画像ＲＨ０とが入力され
る。

【００６４】すなわち、各合成器２５Ａ，２５Ｂには、
平滑化の度合いが大きく解像度の低い、少なくとも１つ
の平滑化画像から生成された中間合成画像ＲＬｎと、よ
り解像度が高い平滑化画像ＲＨｎとが入力される。この
うち、平滑化画像ＲＨｎは、エッジ強度算出部７０にお
ける差分器３０と、合成部７１における第３の乗算器３
３Ｈとに入力される。中間合成画像ＲＬｎは、エッジ強
度算出部における差分器３０および１次微分算出器３２
と、合成部７１における第４の乗算器３３Ｌとに入力さ
れる。

【００６５】エッジ強度算出部７０において、差分器３
０では、中間合成画像ＲＬｎの各画素値ＲＬｎ（ｘ，
ｙ）と平滑化画像ＲＨｎの各画素値ＲＨｎ（ｘ，ｙ）と
の差分により２次微分値Ｄ２（ｘ，ｙ）を算出する。差
分器３０は、算出した２次微分値Ｄ２（ｘ，ｙ）を絶対
値算出器３１に出力する。

【００６６】絶対値算出器３１では、差分器３０で算出
された差分値、すなわち２次微分値Ｄ２（ｘ，ｙ）の絶
対値ＡＤ２（ｘ，ｙ）を算出し、それを第１の乗算器３
３Ａに出力する。

【００６７】一方、１次微分算出器３２では、中間合成
画像ＲＬｎの各画素値ＲＬｎ（ｘ，ｙ）の１次微分の絶
対値ＡＤ１（ｘ，ｙ）を、例えば以下の（９）式のよう
に算出し、第２の乗算器３３Ｂに出力する。（９）式に
おいて、ｄは微分を算出するための微小距離を示す定数
である。

【００６８】

【数９】

【００６９】第１および第２の乗算器３３Ａ，３３Ｂで
は、それぞれ、２次微分の絶対値ＡＤ２（ｘ，ｙ）およ
び１次微分の絶対値ＡＤ１（ｘ，ｙ）に対して、あらか
じめ設定された重み係数ｐ２，ｐ１を積算し、その結果
を第１の加算器３４Ａに出力する。

【００７０】第１の加算器３４Ａでは、第１および第２
の乗算器３３Ａ，３３Ｂから送られてくる重み付けのな
された２次微分の絶対値ＡＤ２（ｘ，ｙ）と１次微分の
絶対値ＡＤ１（ｘ，ｙ）とを加算することにより、すな
わち、２次微分の絶対値ＡＤ２（ｘ，ｙ）と１次微分の
絶対値ＡＤ１（ｘ，ｙ）との荷重和により、各画素ごと
にエッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）を算出する。第１の加算器３
４Ａは、算出した各画素ごとのエッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）
を正規化器３５に出力する。

【００７１】正規化器３５では、加算器３４Ａによって
算出されたエッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）を、例えば以下の
（１０）式のように正規化し、平滑化画像ＲＨｎの各画
素値ＲＨｎ（ｘ，ｙ）に対する重み係数ｗ（ｘ，ｙ）を
算出して第３の乗算器３３Ｈに送ると共に、｛１−ｗ
（ｘ，ｙ）｝の値を中間合成画像ＲＬｎの各画素値ＲＬ
ｎ（ｘ，ｙ）に対する重み係数として第４の乗算器３３
Ｌに送る。なお、（１０）式において、Ｇmin,Ｇmax
は、それぞれ、エッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）のあらかじめ設
定された最小値および最大値である。（１０）式から分
かるように、重み係数ｗ（ｘ，ｙ）は、エッジ強度Ｇ
（ｘ，ｙ）に基づいて画素ごとに変化する係数である。
また、重み係数ｗ（ｘ，ｙ）は、エッジ強度Ｇ（ｘ，
ｙ）が大きいほど大きくなる。従って、エッジ強度Ｇ
（ｘ，ｙ）が小さいほど、中間合成画像ＲＬｎ（ｘ，
ｙ）の重み係数｛１−ｗ（ｘ，ｙ）｝は大きくなる。

【００７２】

【数１０】

【００７３】第３の乗算器３３Ｈでは、正規化器３５か
ら送られてくる重み係数ｗ（ｘ，ｙ）を平滑化画像ＲＨ
ｎの各画素値ＲＨｎ（ｘ，ｙ）に積算し、その結果を第
２の加算器３４Ｂに出力する。また、第４の乗算器３３
Ｌでは、正規化器３５から送られてくる重み係数｛１−
ｗ（ｘ，ｙ）｝を中間合成画像ＲＬｎの各画素値ＲＬｎ
（ｘ，ｙ）に積算し、その結果を第２の加算器３４Ｂに
出力する。

【００７４】第２の加算器３４Ｂでは、第３および第４
の乗算器３３Ｈ，３３Ｌから送られてくる重み付けのな
された平滑化画像ＲＨｎと中間合成画像ＲＬｎとを加算
することにより、すなわち、平滑化画像ＲＨｎと中間合
成画像ＲＬｎとの荷重和により、平滑化画像ＲＨｎと中
間合成画像ＲＬｎとを合成し、合成平滑化画像Ｒｎを生
成する。

【００７５】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。線形ローパスフィルタを用いた従来法の問題点は、
既に［発明が解決しようとする課題］の項目において図
１３を用いて説明したとおりであるが、その問題点を解
決するためには、照明条件の異なる領域の境界（照明境
界）を保存したまま、同一照明下の領域内を平滑化する
必要がある。ところで、経験上、照明強度の変化に起因
する画素レベルの変化は、物体表面の反射率に起因する
画素レベルの変化よりもはるかに大きく、その結果、照
明境界では画素レベルの大きなエッジが発生することに
なる。一方、イプシロンフィルタは、エッジを保存する
能力に優れた平滑化手段として知られており、これを導
入することで、より正確な照明成分の抽出が可能となる
ことが期待できる。

【００７６】ところで、１つの照明が影響を及ぼす領域
は、一般的に画像上の広い範囲にわたる。従って、照明
成分を効果的に抽出するには、注目画素に対して非常に
大きな近傍領域を有するフィルタが必要となるが、この
ことは大きな演算量を要求することになる。この演算量
を軽減するための１つの方法としては、比較的小さなフ
ィルタとダウンサンプリング器とを用いて等価的に大き
なフィルタを実現することが考えられる。しかし、たと
えエッジ保存能力に優れたフィルタを用いても、ダウン
サンプリングの施された低解像度の画像ではサンプリン
グ間隔の範囲においてエッジの位置情報があいまいにな
ることは避けられない。照明境界を保存したまま、同一
照明下の領域内を平滑化するためには、低解像度の画像
と共に高解像度の画像を用い、エッジ近傍では平滑化の
度合いの小さい高解像度画像を、それ以外の部分では平
滑化の度合いの大きい低解像度画像を選択して合成を行
う必要がある。

【００７７】本実施の形態では、図７に示したように、
差分器３０、絶対値算出器３１、１次微分算出器３２、
第１の乗算器３３Ａ、第２の乗算器３３Ｂ、および第１
の加算器３４Ａを有するエッジ強度算出部７０によっ
て、エッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）を算出しているが、この演
算は数学的には以下の（１１）式のように表すことがで
きる。

【００７８】

【数１１】

【００７９】（１１）式において、右辺の第１項は低解
像度画像（ＲＬｎ）の１次微分値であり、エッジ中央部
において大きな値を示すのに対して、低解像度画像（Ｒ
Ｌｎ）と高解像度画像（ＲＨｎ）との差分に基づく第２
項は、２次微分的にエッジ周辺部で大きな値を示す。こ
のため、これらの和によってエッジ近傍を良好に検出す
ることが可能となっている。本実施の形態では、エッジ
強度算出部７０において、このような演算を行っている
ため、エッジ近傍を良好に検出することができる。ま
た、複数の画像を切り替える場合、画像間の差が大きい
部分における不連続な切り替わりを回避する必要がある
が、本実施の形態では、図７の差分器３０において、２
次微分情報を低解像度画像と高解像度画像との差として
算出し、それに応じた重み付けを行うことにより、合成
部７１において、合成する２つの画像の差が大きい場合
には常に高解像度画像が選択される。このため、複数の
画像を切り替える場合にも、不連続な切り替わりは発生
しにくい。

【００８０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、図５に示したように、複数のフィルタ処理とダウン
サンプリング処理とを行って複数の平滑化画像を生成
し、さらにそれらを合成することにより、入力画像Ｉに
対して等価的に規模の大きなフィルタ処理（平滑化処
理）を施すようにしているので、個々のフィルタ処理と
ダウンサンプリング処理とに要求される演算量を軽減す
ることができ、単一の大きなフィルタを用いた場合より
も、平滑化のための演算量を軽減することができる。ま
た、図７に示したように、複数の平滑化画像（画像ＲＨ
ｎ，ＲＬｎ）に基づいてエッジ強度Ｇを算出し、そのエ
ッジ強度Ｇに基づいて、複数の平滑化画像を合成するよ
うにしたので、ダウンサンプリング処理を行ったとして
も、エッジの検出を良好に行うことができる。これによ
り、演算量を軽減しつつ、複数の異なる照明が存在する
場合にも、それらの境界を適切に抽出することを可能と
し、主観的に好ましいダイナミックレンジの圧縮を実現
できる。

【００８１】なお、本実施の形態では、平滑化画像を生
成するためにイプシロンフィルタ２０，２０Ａ，２０Ｂ
（図５）を用いる場合について説明したが、メディアン
フィルタなど、他の非線形フィルタを用いることも可能
である。また、演算規模のさらなる削減を目的として線
形フィルタを用いることもできる。

【００８２】また、複数の解像度の平滑化画像を生成す
る際に、各解像度ごとに異なるパラメータを用いること
もできる。例えば、ダウンサンプリング器２２Ａ，２２
Ｂおよびアップサンプリング器２３Ａ，２３Ｂにおける
ダウンサンプリングおよびアップサンプリングのレート
や、イプシロンフィルタ２０，２０Ａ，２０Ｂのしきい
値などを解像度ごとに変えることも可能である。

【００８３】さらに、本実施の形態では、３つの解像度
の平滑化画像ＲＨ０，ＲＨ１，Ｒ２を合成する例につい
て説明したが、入力画像Ｉの画素数に応じて、生成する
平滑化画像の数を増減することが可能なことはいうまで
もない。

【００８４】また、図７に示した合成器２５Ａ，２５Ｂ
において、平滑化画像ＲＨｎと中間合成画像ＲＬｎとの
入力関係を逆にし、高解像度側の平滑化画像ＲＨｎの１
次微分値を算出するようにしても良い。すなわち、中間
合成画像ＲＬｎを、差分器３０と、第３の乗算器３３Ｈ
とに入力し、平滑化画像ＲＨｎを、差分器３０および１
次微分算出器３２と、第４の乗算器３３Ｌとに入力する
ようにしても良い。

【００８５】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で
は、上記第１の実施の形態における構成要素と実質的に
同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、適宜説
明を省略する。

【００８６】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る
画像処理装置の構成を示している。本実施の形態に係る
画像処理装置では、上記第１の実施の形態における係数
算出器１１の機能を平滑化画像生成器１０の内部に組み
込み、両者の機能を併せ持ったものを、合成係数算出器
１３としてあらたに設置している。

【００８７】図８において、合成係数算出器１３では、
入力画像Ｉから、その画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を変換するた
めの係数Ｃ（ｘ，ｙ）を算出し、それを乗算器１２に出
力する。乗算器１２では、上記第１の実施の形態と同
様、入力画像上の各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）に、対応する係
数Ｃ（ｘ，ｙ）を積算し、その結果の画像信号Ｏ（ｘ，
ｙ）を図示しない伝送路、記憶装置または表示装置など
に出力する。

【００８８】図９は、合成係数算出器１３の構成を示し
ている。合成係数算出器１３の構成は、上記第１の実施
の形態における平滑化画像生成器１０とほぼ同じである
が、係数算出器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが設置されてい
る点が異なる。係数算出器１１Ａは、第１のイプシロン
フィルタ２０と第２の合成器２５Ｂとの間の信号経路中
に設置されている。係数算出器１１Ｂは、第２のイプシ
ロンフィルタ２０Ａと第１の合成器２５Ａとの間の信号
経路中に設置されている。係数算出器１１Ｃは、第１の
補間器２４Ａと第１の合成器２５Ａとの間の信号経路中
に設置されている。

【００８９】各係数算出器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、
上記第１の実施の形態で用いられている係数算出器１１
（図１）と実質的には同様の働きをするものである。係
数算出器１１Ａは、第１の平滑化画像ＲＨ０の各画素値
ＲＨ０（ｘ，ｙ）から、上述の（６）式によって画素値
を変換するための係数ＣＨ０（ｘ，ｙ）を算出し、それ
を第２の合成器２５Ｂに送る。また、係数算出器１１Ｂ
は、第２の平滑化画像ＲＨ１の画素値ＲＨ１（ｘ，ｙ）
から、同様にして係数ＣＨ１（ｘ，ｙ）を算出し、それ
を第１の合成器２５Ａに送る。また、係数算出器１１Ｃ
は、中間合成画像ＲＬ１の画素値ＲＬ１（ｘ，ｙ）か
ら、同様にして係数ＣＬ１（ｘ，ｙ）を算出し、それを
第１の合成器２５Ａに送る。このようにして算出された
係数ＣＨ０（ｘ，ｙ），ＣＨ１（ｘ，ｙ），ＣＬ１
（ｘ，ｙ）は、それぞれ異なる解像度を有している。

【００９０】上記第１の実施の形態では、図７に示した
構成により、各合成器２５Ａ，２５Ｂにおいて、中間合
成画像ＲＬｎと平滑化画像ＲＨｎとを入力し、それらを
合成して合成平滑化画像Ｒｎを生成したが、本実施の形
態では、中間合成画像ＲＬｎと平滑化画像ＲＨｎとに代
えて係数ＣＨｎ，ＣＬｎ（ｎ＝０または１）が、各合成
器２５Ａ，２５Ｂに入力され、それらを合成して合成係
数Ｃｎが生成される。そして、最終段の第２の合成器２
５Ｂによって算出された合成係数Ｃ０が、最終的な係数
Ｃ（ｘ，ｙ）として、乗算器１２に出力される。

【００９１】上記第１の実施の形態と同様に、本実施の
形態においても、各合成器２５Ａ，２５Ｂにおいて、
（１１）式によって算出されるエッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）
に基づいて、低解像度画像ＲＬｎに対応する係数ＣＬｎ
と高解像度画像ＲＨｎに対応する係数ＣＨｎとを切り替
えて係数の合成処理を行う。このとき、（１１）式の第
２項の効果により、上記第１の実施の形態と同様、合成
平滑化画像Ｒｎに対応する合成係数Ｃｎには、画素値の
差が大きい部分においても、切り替えによる大きな不連
続性は発生しにくい。しかし、最終的に入力画像Ｉに積
算される係数Ｃ（ｘ，ｙ）の空間的な変化は、係数算出
関数Ｆ（ｌ）にも依存するため、合成係数Ｃｎのわずか
な変化が、係数算出関数Ｆ（ｌ）によって増幅され、最
終的な係数Ｃ（ｘ，ｙ）に大きな不連続をもたらす可能
性もある。

【００９２】本実施の形態によれば、係数算出器１１
Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて、各解像度の平滑化画像ご
とに係数算出関数Ｆ（ｌ）による演算を施した後、それ
によって得られた係数ＣＨｎ，ＣＬｎのエッジ強度Ｇ
（ｘ，ｙ）を各合成器２５Ａ，２５Ｂにおいて求め、さ
らに、そのエッジ強度Ｇ（ｘ，ｙ）に基づいて、合成部
７１（図７）において、２つの係数ＣＬｎ，ＣＨｎを切
り替えて係数の合成処理を行うようにしたので、合成に
よる係数Ｃの不連続の発生を最小限に抑えることが可能
となる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし９
のいずれか１項に記載の画像処理方法または請求項１０
ないし１８のいずれか１項に記載の画像処理装置によれ
ば、平滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像に基づい
て、エッジ強度を算出し、その算出されたエッジ強度に
基づいて、複数の平滑化画像を合成すると共に、その合
成平滑化画像に基づいて、さらに、入力画像の各画素値
を変換するための係数を算出し、その係数により、入力
画像の各画素値の変換を行うようにしたので、複数の異
なる照明が存在する場合にも、それらの境界を適切に抽
出することが可能となり、主観的に好ましいダイナミッ
クレンジの圧縮を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】画像の走査方向を示す説明図である。

【図３】図１に示した画像処理装置における係数算出器
において用いられる係数算出関数の例について示す説明
図である。

【図４】図１に示した画像処理装置における係数算出器
において用いられるレベル変換関数の例について示す説
明図である。

【図５】図１に示した画像処理装置における平滑化画像
生成器の構成を示すブロック図である。

【図６】図１に示した平滑化画像生成器における線形ロ
ーパスフィルタの例について示す説明図である。

【図７】図１に示した平滑化画像生成器における合成器
の構成について示すブロック図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る画像処理装置
の構成を示すブロック図である。

【図９】図８に示した画像処理装置における合成係数算
出器の構成について示すブロック図である。

【図１０】従来用いられているレベル変換関数の例につ
いて示す説明図である。

【図１１】従来用いられている他のレベル変換関数の例
について示す説明図である。

【図１２】ヒストグラムイコライゼーションの原理につ
いて示す説明図である。

【図１３】Multiscale retinex法の問題点について説明
するための図である。

【符号の説明】

Ｃ…係数、Ｒ…合成平滑化画像、ＲＨ０，ＲＨ１，Ｒ２
…平滑化画像、ＲＬ０，ＲＬ１…中間合成画像、ｐ１，
ｐ２，ｗ…重み係数、１０…平滑化画像生成器、１１，
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…係数算出器、１２，３３Ａ，
３３Ｂ，３３Ｈ，３３Ｌ…乗算器、１３…合成係数算出
器、２０，２０Ａ，２０Ｂ…イプシロンフィルタ、２１
Ａ，２１Ｂ…線形ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２２
Ａ，２２Ｂ…ダウンサンプリング器、２３Ａ，２３Ｂ…
アップサンプリング器、２４Ａ，２４Ｂ…補間器、２５
Ａ，２５Ｂ…合成器、３０…差分器、３１…絶対値算出
器、３２…１次微分算出器、３４Ａ，３４Ｂ…加算器、
３５…正規化器、５１，５２…平滑化部、７０…エッジ
強度算出部、７１…合成部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/409 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０１Ｅ 5/208 １０１Ｄ Ｆターム(参考） 5B057 AA01 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC01 CD06 CD11 CE05 CE06 CE08 CH01 CH09 DA16 DB02 DB09 DC16 5C021 PA34 PA66 PA99 RA02 RB03 RB07 XB03 XB11 5C076 AA13 AA31 AA32 AA36 BA05 BA06 5C077 LL01 LL17 LL19 PP02 PP15 PP23 PP47 PP48 PQ08 PQ12 PQ18 TT02 TT09 5L096 AA06 BA20 DA01 EA06 EA33 EA39 FA81 GA03 GA08 GA55 MA03

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画像を、相対的によりダイナ
   ミックレンジの小さい画像に変換するための画像処理方
   法であって、 分割された複数の入力画像のそれぞれに対して平滑化を
   行い、平滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像を生成
   する平滑化過程と、 前記複数の平滑化画像に基づいて、エッジ強度を算出す
   るエッジ強度算出過程と、 算出された前記エッジ強度に基づいて、前記複数の平滑
   化画像を合成する合成過程と、 前記複数の平滑化画像を合成することによって生成され
   た合成平滑化画像に基づいて、前記入力画像の各画素値
   を変換するための係数を算出する係数算出過程と、 算出された前記係数により、前記入力画像の各画素値の
   変換を行う画素値変換過程とを含むことを特徴とする画
   像処理方法。
2. 【請求項２】 前記エッジ強度算出過程では、前記平滑
   化画像の１次微分と２次微分との荷重和により前記エッ
   ジ強度を算出することを特徴とする請求項１記載の画像
   処理方法。
3. 【請求項３】 前記エッジ強度算出過程では、前記２次
   微分の値を、平滑化の度合いが類似した２つの平滑化画
   像の差分から算出することを特徴とする請求項２記載の
   画像処理方法。
4. 【請求項４】 前記合成過程では、相対的に平滑化の度
   合いが大きい、少なくとも１つの平滑化画像から生成さ
   れた中間合成画像と、相対的に平滑化の度合いが小さ
   く、まだ合成がなされていない他の平滑化画像とを合成
   する処理を行うと共に、この合成処理をすべての平滑化
   画像が１つに合成されるまで繰り返すことを特徴とする
   請求項１記載の画像処理方法。
5. 【請求項５】 前記合成過程では、前記中間合成画像と
   前記他の平滑化画像との合成を、前記中間合成画像と前
   記他の平滑化画像との荷重和により行うことを特徴とす
   る請求項４記載の画像処理方法。
6. 【請求項６】 前記合成過程では、前記荷重和の重み
   を、前記エッジ強度に基づいて画素ごとに変化させるこ
   とを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
7. 【請求項７】 前記合成過程では、前記中間合成画像と
   前記他の平滑化画像とを合成するときに、前記エッジ強
   度が小さいほど前記中間合成画像の重みを大きくするこ
   とを特徴とする請求項６記載の画像処理方法。
8. 【請求項８】 前記係数算出過程では、前記合成平滑化
   画像の各画素値を非線形に変換することにより前記係数
   を算出することを特徴とする請求項１記載の画像処理方
   法。
9. 【請求項９】 前記平滑化過程において、前記各平滑化
   画像の各画素値に対して非線形な変換を施して、各画素
   値を変換するための複数の係数を算出し、 前記合成過程において、前記エッジ強度に基づいて、前
   記複数の係数を合成し、その合成された係数を、前記係
   数算出過程において算出される係数として出力し、 前記画素値変換過程において、前記複数の係数を合成す
   ることによって生成された係数により、前記入力画像の
   各画素値の変換を行うことを特徴とする請求項１記載の
   画像処理方法。
10. 【請求項１０】 入力された画像を、相対的によりダ
    イナミックレンジの小さい画像に変換するための画像処
    理装置であって、 分割された複数の入力画像のそれぞれに対して平滑化を
    行い、平滑化の度合いの異なる複数の平滑化画像を生成
    する平滑化手段と、 前記複数の平滑化画像に基づいて、エッジ強度を算出す
    るエッジ強度算出手段と、 算出された前記エッジ強度に基づいて、前記複数の平滑
    化画像を合成する合成手段と、 前記複数の平滑化画像を合成することによって生成され
    た合成平滑化画像に基づいて、前記入力画像の各画素値
    を変換するための係数を算出する係数算出手段と、 算出された前記係数により、前記入力画像の各画素値の
    変換を行う画素値変換手段とを備えたことを特徴とする
    画像処理装置。
11. 【請求項１１】 前記エッジ強度算出手段は、前記平滑
    化画像の１次微分と２次微分との荷重和により前記エッ
    ジ強度を算出するよう構成されていることを特徴とする
    請求項１０記載の画像処理装置。
12. 【請求項１２】 前記エッジ強度算出手段は、前記２次
    微分の値を、平滑化の度合いが類似した２つの平滑化画
    像の差分から算出するよう構成されていることを特徴と
    する請求項１１記載の画像処理装置。
13. 【請求項１３】 前記合成手段は、相対的に平滑化の度
    合いが大きい、少なくとも１つの平滑化画像から生成さ
    れた中間合成画像と、相対的に平滑化の度合いが小さ
    く、まだ合成がなされていない他の平滑化画像とを合成
    する処理を行うよう構成されていることを特徴とする請
    求項１０記載の画像処理装置。
14. 【請求項１４】 前記合成手段は、前記中間合成画像と
    前記他の平滑化画像との合成を、前記中間合成画像と前
    記他の平滑化画像との荷重和により行うよう構成されて
    いることを特徴とする請求項１３記載の画像処理装置。
15. 【請求項１５】 前記合成手段は、前記荷重和の重み
    を、前記エッジ強度に基づいて画素ごとに変化させるよ
    う構成されていることを特徴とする請求項１４記載の画
    像処理装置。
16. 【請求項１６】 前記合成手段は、前記中間合成画像と
    前記他の平滑化画像とを合成するときに、前記エッジ強
    度が小さいほど前記中間合成画像の重みを大きくするよ
    う構成されていることを特徴とする請求項１５記載の画
    像処理装置。
17. 【請求項１７】 前記係数算出手段は、前記合成平滑化
    画像の各画素値を非線形に変換することにより前記係数
    を算出するよう構成されていることを特徴とする請求項
    １０記載の画像処理装置。
18. 【請求項１８】 前記平滑化手段において、前記各平滑
    化画像の各画素値に対して非線形な変換を施して、各画
    素値を変換するための複数の係数を算出し、 前記合成手段において、前記エッジ強度に基づいて、前
    記複数の係数を合成し、その合成された係数を、前記係
    数算出手段において算出される係数として出力し、 前記画素値変換手段において、前記複数の係数を合成す
    ることによって生成された係数により、前記入力画像の
    各画素値の変換を行うことを特徴とする請求項１０記載
    の画像処理装置。