JP2003331285A - パラメータに基づいたシャープニングおよびスムージングを行う方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタを用いて画像処理する、改良された
方法およびシステムを提供する。 【解決手段】 この発明は、画像中の各部位に適切なフ
ィルタを選択して画像処理を行う方法を提供する。対象
となる画像から、入力ピクセルと、入力ピクセルを導く
ピクセルウィンドウを受け取り、ピクセルウィンドウを
用いて入力ピクセルを分析し、適切なクラスレンジに分
類する。さらに、ユーザまたはアプリケーションから、
シャープニングとスムージングのためのパラメータ設定
を受け取る。これらのパラメータは、独立して設定可能
である。そして、ピクセル分類とパラメータ設定に基づ
いて、入力ピクセルを処理するフィルタを選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本願は、２００１年３月７日付で出願さ
れ、本発明の譲受人に譲渡されたAtkins他の「Digital
Image Appearance,Enhancement and Compressibility I
mprovement Method and System」と題する米国出願第０
９／８００，６３８号の一部継続出願である。

【０００２】本願は、２００２年５月１日付で本発明と
同じ日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された「Meth
od and Apparatus For Associating Image Enhancement
With Color」と題する米国特許出願第１０／１３７，
００１号に関連する。

【０００３】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタを用いて
画像処理する方法およびシステムに関する。

【０００４】

【従来の技術】デジタル画像の撮影、印刷、および画像
生成の急増により、画像処理技法の改良が求められてい
る。これら画像処理技法は、カメラおよび他の装置によ
って取り込まれ記録されたデータを操作することによっ
て画像の認識される品質を向上させる。低コストの装置
でも、コンピュータおよび周辺装置で行われる複雑な画
像処理技法を通して、より高品質の画像を生成すること
ができる。これにより、プロ向けさらにはプロシューマ
ー（prosumer、 コンシューマーとプロフェッショナル
の中間を意味する造語。新製品や掘り出し物を追い求
め、趣味や仕事に生かしている人のこと）タイプの装置
に大金を費やすことなく、よりよい品質の画像を求める
消費者のニーズが満たされる。

【０００５】画像シャープニングと呼ばれる画像処理の
一技法は、画像中のディテール全体を改良するのに役立
つ。通常、画像シャープニングは、画像中の認識される
エッジ上およびその周囲のピクセルコントラストを増大
することによって行われる。エッジが画像にとって重要
である場合、これにより、画像の可視ディテールおよび
画像の認識される全体の品質が増大する。不都合なこと
に、アーチファクト、雑音、および他のディテールもま
た、望ましくはないが画像シャープニング操作によって
強調されることになる。これらシャープニング操作によ
り、「雑音の多い」画像に見え、手を加えない場合より
も品質を低く見せてしまうことがしばしばある。

【０００６】他の画像処理操作である、スムージング
は、アーチファクト、雑音、および画像の他の望ましく
ないディテール要素を低減するか、またはなくすように
作用する。フィルタおよび他の操作がこれら画像に施さ
れて、アーチファクトおよび雑音と認識されるディテー
ルを緩和するか、またはなくす。スムージングは、好ま
しくは、隣接するピクセルに互いにより一貫性を持たせ
ることによって、不要な雑音およびアーチファクトをな
くす。これらフィルタは、無差別に適用されると、画像
にとって重要な望ましいディテールもなくしてしまうと
いう有害な作用を有し、画像が不明瞭になる、すなわち
ぼける可能性がある。

【０００７】画像処理中の雑音およびアーチファクトの
アクティブな抑制が、画像処理を通して画質を向上させ
るもう１つの方法である。これら操作もまた、主に、画
像中の鮮鋭なエッジ上またはその周囲をスムージングす
る作用を持つ。これら抑制方法はより精密であってもよ
いが、計算的に非効率であるため、低コストのハードウ
ェアおよびソフトウェアプラットフォームでの実施には
費用効率的ではない。

【０００８】また、さらに高品質の画像処理方法は、す
べてのタイプの画像に首尾良く適用することができな
い。ある画像を改良する画像処理方法は、別の画像に適
用される場合には不適切なことがある。さらに、ある画
像処理技法が、別の画像処理技法の有利な効果を打ち消
す可能性がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フィ
ルタを用いて画像処理する、改良された方法およびシス
テムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、画像中の各
部位に適切なフィルタを選択して画像処理を行う方法を
提供する。対象となる画像から、入力ピクセルと、入力
ピクセルを導くピクセルウィンドウを受け取り、ピクセ
ルウィンドウを用いて入力ピクセルを分析し、適切なク
ラスレンジに分類する。さらに、ユーザまたはアプリケ
ーションから、シャープニングとスムージングのための
パラメータ設定を受け取る。これらのパラメータは、独
立して設定可能である。そして、ピクセル分類とパラメ
ータ設定に基づいて、入力ピクセルを処理するフィルタ
を選択する。

【００１１】

【発明の実施の形態】各種図面中の同様の参照番号およ
び記号は、同様の要素を指す。

【００１２】図１は、本発明の一実施態様による画像処
理方法およびシステムの全体を示すブロック図である。
画像１０２の処理には、ピクセルウィンドウ１０４、入
力ピクセル１０５、フィルタ選択モジュール１０６、フ
ィルタ処理モジュール１０８、フィルタデータベース１
１０、出力ピクセル１１２、およびパラメータ化強調設
定１１４を含む。

【００１３】一実施態様では、画像１０２は、Ｎ×Ｎピ
クセルを有するピクセルウィンドウを使用して区分けし
て処理される。代替の実施態様は、Ｍ×Ｎピクセル寸法
を有する非対称ピクセルウィンドウを含むことができ
る。前者の構成では、求められる処理の粒度に応じて、
ピクセルウィンドウ１０４の寸法を５×５、３×３、お
よび他のウィンドウ寸法に設定することができる。フィ
ルタ選択モジュール１０６は、ピクセルウィンドウ１０
４および入力ピクセル１０５を解析し、異なるタイプの
画像強調にピクセルを分類する。さらに、フィルタ選択
モジュール１０６は、実行する強調の程度を決定する際
にパラメータ化強調設定１１４も考慮する。スムージン
グおよびシャープニング強調設定は、ユーザがユーザイ
ンタフェースを使用することによって独立して、または
デバイスまたはソフトウェア内のある機構を通して自動
的に、設定される。これらパラメータ化設定は処理中の
ピクセルと共に、行われる画像強調のタイプに影響を及
ぼす。強調設定はパラメータ化されるため、望ましい出
力画像に応じて、シャープニングおよびスムージングタ
イプの画像強調を別様に設定することができる。

【００１４】たとえば、ピクセルウィンドウ１０４が雑
音を含み、かつパラメータ化強調設定１１４からのスム
ージングパラメータが、シャープニングパラメータと比
較して相対的に高く設定されている場合には、スムージ
ングを入力ピクセル１０５に対して行う。フィルタ選択
情報がフィルタ処理モジュール１０８に送られ、この情
報を使用してフィルタデータベース１１０から適当なフ
ィルタ（１つまたは複数）にアクセスする。フィルタ処
理は、画像１０２が強調されるまで、画像１０２からピ
クセルウィンドウ１０４に複数のピクセルアレイを移動
し続ける。

【００１５】本発明の一態様による画像処理は、適当な
インタフェースを有し、画像強調のためにフィルタにア
クセスするシステムを作成することを含む。図２は、本
発明の実施態様による画像処理システムの作成に関連す
る操作を提供するフローチャート図である。シャープニ
ングパラメータおよびスムージングパラメータ双方を独
立して設定可能なインタフェースが、本発明の実施態様
を用いて画像を処理するユーザまたはアプリケーション
に柔軟性を与える（２０２）。たとえば、ユーザインタ
フェースは、本発明により設計された画像処理装置と接
続する、オペレーティングシステムのデバイスドライバ
エリアに設定することができる。あるいは、ユーザイン
タフェースは、アプリケーションレイヤ内のどこか、ま
たはオペレーティングシステムのデバイスドライバエリ
アおよびアプリケーションレイヤ双方の組み合わせにあ
ってもよい。シャープニングパラメータおよびスムージ
ングパラメータの設定を行って、一方の画像強調プロセ
スを他方の画像強調プロセスよりも強調させることがで
きる。画像のシャープニング処理よりもスムージング処
理を強調するには、ユーザまたはアプリケーションがス
ムージング強調パラメータを増大するとともに、シャー
プニングパラメータのシャープニング設定を低減するで
あろう。反対に、スムージング画像タイプの画像強調よ
りもシャープニングを強調するには、ユーザまたはアプ
リケーションが、スムージング強調パラメータではなく
シャープニング強調パラメータを増大するであろう。

【００１６】画像をシャープニングおよびスムージング
するフィルタセットもまた、本発明の実施態様による画
像処理システムに含まれる（２０４）。一実施態様で
は、１３個の事前計算されたフィルタがフィルタデータ
ベース１１０に格納され、各種タイプの画像の処理の必
要に応じて複数レベルのスムージングおよびシャープニ
ングをカバーする。各種タイプの事前計算されたシャー
プニングおよびスムージングフィルタが、本発明に適合
する。しばしば、事前計算されたフィルタは、線形フィ
ルタとして使用される数値係数値の集まりである。これ
ら係数値は、ピクセルアレイ中の対応するピクセル値で
乗算され、結果得られる積が合算される。こういった線
形フィルタに加えて、当業者は、係数値が入力データに
応じて変化する適応フィルタ等、他のタイプのフィルタ
を使用してもよいことがわかる。

【００１７】画像処理をピクセルに施す前に、入力ピク
セル１０５およびピクセルウィンドウ１０４が解析さ
れ、適切な強調のため（２０６）に分類される。たとえ
ば、入力ピクセル１０５は、雑音、高周波ディテール、
および各種指向性エッジのクラスに分類される。これら
分類を求めるのは、ピクセルウィンドウ１０４に対して
異なる行列操作を行い、その結果を各種閾値レベルと比
較することによって行われる。

【００１８】シャープニングおよびスムージングパラメ
ータ化強調設定は、多次元テーブルまたは記憶領域にお
けるスムージングおよびシャープニングの各種フィルタ
と関連付けられる（２０８）。種々のフィルタを使用し
て、ピクセル単位で画像中のピクセルを強調する。スム
ージングフィルタを適用するかシャープニングフィルタ
を適用するかは、ピクセルの分類のみならず、パラメー
タ化強調設定によっても決まる。画像処理強調は、画像
の種々のエリアに適用されるフィルタが、ピクセルのタ
イプならびに求められるスムージングまたはシャープニ
ングの程度によって決まるため、効果的であり、かつ計
算効率がよい。スムージングフィルタは、画像のアーチ
ファクトおよび雑音のあるエリアに適用される一方で、
画像の他のエリアにはシャープニングフィルタが適用さ
れてエッジおよびディテールをはっきりさせる。

【００１９】図３は、本発明の一実施態様におけるパラ
メータ化画像強調制御部を示す図である。シャープニン
グおよびスムージング設定は、パラメータ化画像強調制
御部３０２を使用して独立して設定される。本例では、
シャープニングスライダ３０８が画像中のピクセルをシ
ャープニングするパラメータを設定し、スムージングス
ライダ３１０が同じ画像中のピクセルをスムージングす
るパラメータを設定する。ユーザまたはアプリケーショ
ンは、プリンタ装置３０４、表示装置３０６、または視
覚的な画像もしくはデータを提供する任意の他のタイプ
の装置に画像をレンダリングする際に、パラメータ化画
像強調制御部３０２を設定して、シャープニングまたは
スムージングの程度を間接的に制御する。スムージング
およびシャープニング画像強調のパラメータ設定は、本
発明により、本明細書においてさらに詳細に後述する適
切なフィルタを選択するために使用される。

【００２０】図４は、画像中のピクセルをスムージング
およびシャープニングするために、本発明の一実施態様
が使用するフィルタセットを識別するための図表であ
る。この表は、０〜１２と付番された１３個のフィルタ
によって提供される、異なる量のシャープニングおよび
スムージングを識別する。フィルタ０、１、および２
は、画像にスムージング強調を与え、その量は順に低減
する。たとえば、フィルタ２は最小量のスムージング強
調をピクセルに与えるが、フィルタ１および０は、より
程度の高いスムージングでもってピクセルを強調する。
フィルタ３は、ピクセルをシャープニングしなければス
ムージングもしないパススルーフィルタであり、代わり
に画像中の高周波ディテールを保存する。このフィルタ
は、砂、茂み、および雑音でも画像処理アーチファクト
でもない大量のアクティビティを有する他の同様のディ
テールと有する画像において、特に重要である。

【００２１】シャープニング強調は、異なる向きのエッ
ジに対して異なる強調程度で行われる。本実施では、等
方性フィルタ４、５、および６が、斜めエッジに対して
３つの程度のシャープニング強調を与え、その程度は順
に増大する。フィルタ７、８、および９は、垂直エッジ
に対してシャープニング強調を与え、その程度は順に増
大する。最後に、フィルタ１０、１１、および１２は、
水平エッジに沿ったピクセルをシャープニングし、ここ
でもシャープニングの程度が順に増大する。

【００２２】本発明の一実施態様では、一方向において
シャープニングするように設計されたフィルタはまた、
直交する方向に沿ってピクセルをスムージングする。た
とえば、本発明により設計された水平フィルタは、垂直
遷移に沿ってエッジを強調するとともに、平坦な水平方
向においてピクセルをスムージングする。これは、画像
中の雑音およびエッジとして特定されない他のアーチフ
ァクトを低減しつつ、検出された方向におけるエッジを
強調する。同様に、垂直フィルタは、水平遷移に沿って
エッジを強調するとともに、垂直方向においてピクセル
をスムージングする。水平フィルタおよび垂直フィルタ
とは異なり、斜めエッジをシャープニングするように設
計されるフィルタは、図４に示すように、水平エッジお
よび垂直エッジも同様にシャープニングする傾向があ
る。

【００２３】図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施態様に
よる画像中のピクセル分類に関連する操作を特定すると
ともに、図２に参照される操作２０６をさらに詳述する
フローチャート図である。図５Ａにおいて、ピクセル分
類プロセスが、強調する画像を受信する（５００）。一
実施態様では、分類は、解析のために画像内で特定され
る１つの入力ピクセルおよび関連するピクセルウィンド
ウに対して行われる。結果得られる各分類および強調操
作は、出力画像を更新し、サンプルピクセルウィンドウ
を移動して強調中の画像の別のエリアをカバーさせつ
つ、入力ピクセルを変更する。最終的に、図５Ａにおけ
る操作から導き出される分類情報を、入力画像上への強
調操作と併せて使用して、同じ寸法の強調された出力画
像を作成する。

【００２４】シャープニングおよびスムージング双方の
パラメータ設定は、ユーザまたはアプリケーションによ
って独立して設定することができ、フィルタの選択およ
び画像強調の決定を支援する（５０２）。ユーザまたは
アプリケーションは、デバイスドライバエリアにおい
て、またはアプリケーション内でシャープニングおよび
スムージングパラメータを設定して、処理中の画像また
は画像群に対して行われる対応する強調の程度に影響を
及ぼす。パラメータ化設定は独立して設定されるが、本
発明の実施態様は、シャープニングおよびスムージング
の設定を解釈し、所与のピクセルの分類に照らして適切
な強調フィルタを選択する。パラメータ化設定は、ユー
ザが設定を容易に変更できるようにするとともに、行わ
れる画像強調のタイプおよび程度をより広く制御できる
ようにする。

【００２５】一実施態様では、入力ピクセルは５×５寸
法あるいはより小さな３×３寸法を有するピクセルウィ
ンドウの中心である。小さなピクセルウィンドウを使用
するほど処理を高速に行うことができる一方で、大きな
ピクセル寸法では、精度の増大と引き替えに処理時間が
増える。入力ピクセルとピクセルウィンドウの組み合わ
せは、ピクセル間の変動の程度、すなわちピクセルウィ
ンドウ内の偏差を決定する際に併せて使用される（５０
４）。変動のレベルは、ピクセルウィンドウがカバーす
るエリア内のアクティビティの程度を示し、ピクセルタ
イプの特定および分類に役立つ。

【００２６】平均絶対偏差（ＭＡＤ）は、入力ピクセル
と選択されたピクセルウィンドウとの間の変動のレベル
を比較するための１つの尺度である（５０６）。カラー
画像では、ＭＡＤは赤（Ｒ）、青（Ｂ）、および緑
（Ｇ）の各色平面または代替の色空間での類似する平面
ごとに計算される。Ｒ、Ｂ、およびＧの各平面のＭＡＤ
をそれぞれｒＭＡＤ、ｂＭＡＤ、およびｇＭＡＤと呼
ぶ。あるいは、非カラー画像は、グレースケールまたは
画像の他の非カラー表現との使用に適したＭＡＤ計算を
用いる。一般に、本発明はカラー画像または非カラー画
像のいずれかに制限されず、代わりに、カラー、グレー
スケール、または画像の再現および表現に使用される他
の方式と調和するように、ＭＡＤまたは他の計算を適合
することが可能である。また、本発明の各種態様は、異
なる色空間、グレースケール、または他の画像表現と調
和するように適合しうることがわかる。

【００２７】たとえば、５×５寸法の赤色平面のｒＭＡ
Ｄがまず、赤色平面の座標値および対応する輝度値を求
めることによって計算される。赤色平面における５×５
ピクセルウィンドウのピクセルに関連する座標は、以下
のように特定することができる。

【００２８】

【表１】

【００２９】Ｒ（０，０）が入力ピクセルの赤座標値で
ある場合、ｒＭＡＤが以下のように計算される。

【００３０】

【数１】 式中、ｒＡＶＥの一実施態様は、以下のように計算され
る３×３ピクセル平均である。

【００３１】

【数２】 また、

【外１】 は切り捨て整数化を示す。ｒＭＡＤは「平均絶対偏差」
と説明されるが、ｒＭＡＤに関連する値は、実際には、
実際の平均絶対偏差計算を使用して計算される対応値よ
りも９倍大きい。緑成分および青成分の場合、ｇＭＡＤ
およびｂＭＡＤは、それぞれ所与の画像からの緑および
青の各成分を使用して同様に計算され、色変動に対する
知覚された寄与に従って、比較目的のために正規化され
る。ｒＭＡＤ、ｇＭＡＤ、およびｂＭＡＤを比較のため
に準備するために、どの色成分が、入力ピクセル付近で
の知覚された変動に対して最大の影響を持つかを決定す
る。輝度変動は、知覚される色変動の適正な予測子であ
るため、ｒＭＡＤ、ｇＭＡＤ、およびｂＭＡＤの大きさ
は、輝度成分へのそれぞれのおおまかな相対寄与に従っ
て拡大縮小される。ｒＭＡＤを半分に、ｂＭＡＤを四分
の一に縮小すると所望の目的が達成されることを理解す
るために、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ピクセルの輝度Ｙがしばしば
以下のように計算されるものと考え、

【数３】 また、０．２９９がおおよそ０．５８７の半分であり、
０．１１４がおおよそ０．５８７の四分の一であること
が認められる。このことの１つの望ましい結果として、
ｒＭＡＤ、ｇＭＡＤ、およびｂＭＡＤをすべて同じ閾値
と比較することが可能になるとともに、本明細書に提供
される計算をＲＧＢ色空間における各色次元に容易に適
用することができる。

【００３２】他の実施態様では、グレースケールおよび
他の非カラー表現の画像のＭＡＤは、相当するように同
様に計算することができる。カラー表現（たとえば、Ｒ
ＧＢ、ＣＹＭＫ、または他）、およびグレースケールま
たは他のフォーマットで行われる非カラー表現の双方の
適当な計算は、本発明の各種実施により必要に応じて行
うことができるものと考えられる。

【００３３】入力ピクセルをクラスレンジの１つに分類
することで、適用に適した量のスムージングおよびシャ
ープニング操作が求められる。一実施態様では、ＭＡＤ
がピクセルウィンドウについて決定され（５０６）、第
１の閾値（ｔ１）と比較される（５０８）。選択された
ピクセルのＭＡＤが第１の閾値（ｔ１）未満の場合、入
力ピクセルは、低レベルの雑音を含むものとしてクラス
１に分類される（５１０）。低レベル雑音と分類される
入力ピクセルは、一般に、スムージングフィルタの候補
であり、画像アーチファクトおよび画像中の不要な雑音
が低減される。ピクセルウィンドウと比較される入力ピ
クセルの変動が第１の閾値（ｔ１）を超えないため、高
信頼度の低レベル雑音という入力ピクセル分類が行われ
る。

【００３４】低レベル雑音がＭＡＤに基づいて検出され
ない場合、水平（Ｈ）および垂直（Ｖ）エリアの勾配が
計算され（５１２）、入力ピクセルが雑音であるか、あ
るいはエッジであることの信頼度を求められるのを助け
る。

【００３５】図５Ｂに示す一実施態様では、入力ピクセ
ルは、水平および垂直エリアの勾配が共に第２の閾値未
満であり、かつＭＡＤが第３の閾値未満である場合（５
１４）、低信頼度の低レベル雑音であるクラス２に分類
される（５１６）。部分的に、相対的に高いＭＡＤが潜
在的なエッジを有するエリアを示すため、入力ピクセル
が画像中で低レベル雑音を表す信頼度がより低い。

【００３６】入力ピクセルは、水平および垂直エリアの
勾配が共に第４の閾値未満であり、かつＭＡＤが第５の
閾値未満である場合（５１８）、さらに信頼度の低い低
レベル雑音であるクラス３にさらに分類される（５２
０）。本発明の一実施態様では、第４および第５の閾値
レベルは、分類プロセスにおいて上述した対応する閾値
レベル（すなわち、第２および第３の閾値）よりも大き
い。この基準に見合う入力ピクセルは、さらに信頼度の
低い雑音であり、エッジ、高周波ディテール（ＨＦ
Ｄ）、または画像に残しておきスムージングすべきでは
ない他の重要な情報を含んでいる可能性がより高いクラ
ス３に分類される。

【００３７】さらなる水平（Ｈ）および垂直（Ｖ）線形
勾配が計算されて、画像中のエッジおよびその向きをさ
らに特定する（５２２）。線形勾配は、ピクセルウィン
ドウの中心にある入力ピクセルを通る一連のピクセルに
沿って行われる狭い水平および垂直の勾配として実施さ
れる。線形勾配を使用することによって、より大きな５
×５ピクセルウィンドウを使用して画像を処理する場合
であっても、フォントに見られるディテールおよび他の
細かい画像のディテールが検出される。これら線形勾配
は、より細かい詳細画像の場合に分類プロセスをより精
密にするのに役立つ。

【００３８】図５Ｃでは、水平エリア勾配および水平線
形勾配の双方が、対応する垂直エリア勾配および垂直線
形勾配と比較される（５２４）。双方の水平勾配成分が
対応する垂直勾配成分よりも大きい場合、入力ピクセル
は、水平ピクセルエッジであるクラス６に分類される
（５２６）。あるいは、垂直エリア勾配および垂直線形
勾配が対応する水平エリア勾配および水平線形勾配と比
較される（５２８）。双方の垂直勾配成分が対応する水
平勾配成分よりも大きい場合、入力ピクセルは垂直ピク
セルエッジであるクラス５に分類される（５３０）。

【００３９】入力ピクセルが分類されないまま残る場
合、水平エリア勾配および垂直エリア勾配の和が、第６
の閾値（ｔ６）と比較される（５３２）。これにより、
入力ピクセルが高周波ディテール（ＨＦＤ）または斜め
エッジであるかどうかが判定される。勾配の和が第６の
閾値未満の場合、入力ピクセルは、高周波ディテール
に、かつクラス４に分類される（５３４）。高周波ディ
テールは、通常、雑音のような高レベルのアクティビテ
ィを示すが、通常は強調なしのほうがよりよく表現され
る、画像の細部を含む。いくつかの高周波ディテールエ
リアは、砂、茂み、および他の複雑なパターンを含む。
クラス７は、勾配の和（５３２）が第６の閾値以上の場
合（５３２）の、入力ピクセルのその他の分類である
（５３６）。クラス７は、画像中の斜めエッジに沿った
入力ピクセルに確保される。

【００４０】図６は、本発明の一実施態様によるいくつ
かのフィルタの編成、およびスムージングおよびシャー
プニングの強調設定のフィルタ選択表である。本実施態
様では、シャープニングおよびスムージングは、ユーザ
またはアプリケーションが画像の画像処理に影響を及ぼ
すために設定する強調パラメータである。図６における
シャープニングおよびスムージング強調パラメータは双
方とも、列１〜２に特定され、なし（０）、低（１）、
中（２）、および高（３）の順列に独立して設定するこ
とができる。

【００４１】各シャープニングおよびスムージングパラ
メータ設定は、処理中の入力ピクセルの各クラスに対応
して、図６の表にフィルタの行を有する。強調パラメー
タ設定および処理中のピクセルのクラスに最も適した表
中のフィルタが選択される。たとえば、スムージングパ
ラメータおよびシャープニングパラメータの双方を、な
し（０）およびなし（０）に設定すると、フィルタ
「３」がすべてのピクセルクラス１〜７に適用されるこ
とになる。パラメータ設定は、画像処理中の強調アクテ
ィビティを指定しないため、フィルタ「３」は、この行
において示唆されるパススルーフィルタである。さら
に、スムージングをなし（０）に設定し、シャープニン
グを高（３）に設定すると、シャープニングフィルタ
「１２」が、水平エッジに分類されるクラス６ピクセル
に適用されることになる。また、高周波ディテール（Ｈ
ＦＤ）に分類されるピクセルはしばしば、フィルタ
「３」のようなパススルーフィルタを有して、ディテー
ルを保存してスムージングもシャープニングも行わない
ことも興味深い。

【００４２】図７は、本発明の一実施態様による画像処
理のための画像処理装置７００を表すブロック図であ
る。本例では、画像処理装置７００は、主記憶装置７０
２、画像ドライバ７０４、プロセッサ７０６、プログラ
ムメモリ７０８、ネットワーク通信ポート７１０、補助
記憶装置７１２、および入出力ポート７１４を備える。

【００４３】画像処理装置７００は、コンピュータシス
テムの一部として含めてもよく、また１つまたは複数の
異なるタイプの周辺機器内に設計してもよい。コンピュ
ータシステムでは、画像処理装置７００は、グラフィッ
クスをアプリケーションから受信し、本発明により画像
を強調する。画像処理装置７００が使用するソフトウェ
アおよび制御部は、実施設計要件に応じて、アプリケー
ションにあっても、デバイスドライバにあっても、オペ
レーティングシステムにあっても、またこれらのエリア
の組み合わせにあってもよい。あるいは、画像処理装置
７００が、プリンタまたはディスプレイのような周辺装
置の一部である場合、コンピュータの処理要件に全てを
依存することなく、画像を強調することができる。これ
により、たとえば、スタンドアロンでネットワーク接続
された画像生成装置が、パーソナルコンピュータまたは
同様の計算装置の同時可用性に頼ることなく、本発明に
より画像を処理し強調できるようになる。たとえば、ネ
ットワーク接続されたプリンタ装置は、ネットワークを
介して画像を受信し、本発明によりその画像を処理する
ことが可能である。本発明の実施態様を単一のネットワ
ーク接続された周辺装置にインストールまたは内蔵させ
て、アプリケーション、オペレーティングシステム、ま
たはコンピュータ装置をアップグレードする必要なく、
ネットワークを通して強調の施された画像を提供するこ
とができる。

【００４４】主記憶装置７０２は、プロセッサ７０６に
よって実行されるいくつかのモジュールを格納し検索す
る。こういったモジュールには、ピクセル分類モジュー
ル７１８、フィルタ特定モジュール７２０、ピクセルフ
ィルタリングモジュール７２２、画像提示モジュール７
２４、およびランタイムモジュール７２６が含まれる。
ピクセル分類モジュール７１８は、上述したように、ピ
クセルを処理し、ＭＡＤ、勾配、および他の要因に基づ
いて、ピクセルを分類すべきクラスを求める。

【００４５】フィルタ特定モジュール７２０は、ピクセ
ル分類情報、強調パラメータ設定を受信し、画像中の入
力ピクセルの処理への使用に適したフィルタをフィルタ
表から選択する。一実施態様では、フィルタ特定モジュ
ール７２０は、入力ピクセルのフィルタリングに使用さ
れている実際のフィルタも格納することができ、あるい
は、これらフィルタにはデータベース（図示せず）にお
いてアクセスし、記憶領域へのポインタまたは索引を使
用してフィルタ特定モジュール７２０によって特定する
ことができる。フィルタ特定モジュール７２０によって
使用されるフィルタの数およびタイプは、経時にわたり
必要に応じて増数・変更が可能である。また、特別な画
像処理要件を有する特定のタイプまたはクラスの画像の
処理に、特別なフィルタが必要な場合、送信された画像
と共に動的に更新することも可能である。

【００４６】ピクセルフィルタリングモジュール７２２
は、選択されたフィルタを画像からのピクセル（１つま
たは複数）に適用する。結果得られる、ピクセルフィル
タリングモジュール７２２を通過したピクセルは、本発
明の一実施態様によるシャープニングおよびスムージン
グ技法を使用して強調される。画像提示モジュール７２
４は、表示、印刷、または他の視覚的提示のために、バ
ス７１６を介して、強調されたピクセルを含む画像デー
タブロックまたはストリームを画像生成装置に送信す
る。画像提示モジュールにおけるさらなる機能は、デー
タのバッファリング、圧縮、暗号化、および他の画像処
理操作を含みうる。ランタイムモジュール７２６は、リ
アルタイム監視またはオペレーティングシステム、ある
いは画像処理装置７００でのリソースの割り当て、操
作、および処理を調整する従来のプリエンプティブオペ
レーティングシステムであることができる。

【００４７】画像ドライバ７０４は、信号と、特定装置
との通信に適したプロトコルレベルの通信とを提供する
１つまたは複数の異なるタイプの画像生成装置とインタ
フェースする。

【００４８】プロセッサ７０６は、ｘ８６命令または同
様の汎用命令を実行する汎用プロセッサであることがで
きる。あるいは、プロセッサ７０６は、ＲＯＭに焼き付
けられた命令または実施要件に依存するマイクロコード
を実行する組み込みプロセッサであってもよい。

【００４９】プログラムメモリ７０８は、プロセッサ７
０６によって使用される命令の格納または処理のための
さらなるメモリを提供する。このエリアは、一次記憶領
域として機能して命令を実行しても、またさらなるキャ
ッシュ領域として機能して、頻繁に使用される命令また
はマクロタイプルーチンを格納してもよい。

【００５０】ネットワーク通信ポート７１０は、画像処
理装置７００との直接的なネットワーク接続性を提供す
る。このポートは、ＴＣＰ／ＩＰのようなプロトコルを
使用して高速ネットワークアクセスを提供することも、
またＰＰＰ、ＳＬＩＰ、または通信または診断目的のた
めの同様のタイプの通信のようなシリアルネットワーク
プロトコルを使用して、モデムリンクを介してダイアル
アップシリアルアクセスを提供することもできる。

【００５１】補助記憶装置７１２は、本発明を具現する
プログラムを含む実行可能コンピュータプログラム、お
よび本発明が使用するデータの格納に適する。このエリ
アは、従来のメモリであっても、また固体記憶装置であ
ってもよい。

【００５２】入出力（Ｉ／Ｏ）ポート７１４は、バス７
１６を通して画像処理装置７００に連結される。入出力
ポート７１４は、シリアルリンク、ローカルエリアネッ
トワーク、ワイヤレスリンク、およびパラレルリンク等
他のタイプの通信リンクを介しての、アナログまたはデ
ジタル形態でのデータ（たとえば、テキスト、画像、映
像、およびアニメーション）の送受信を容易にする。入
出力（Ｉ／Ｏ）ポート６１２は、キーボード、ポインテ
ィングデバイス（マウス、タッチパッド、およびタッチ
スクリーン）、ならびにプリンタを含む広く様々な周辺
装置との通信を容易にする。あるいは、別個の接続（別
個のバス）を使用して、ＳＣＳＩ(SmallComputer Syste
ms Interface)、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバ
ス）、ＩＥＥＥ１３９４／ファイアワイヤ、ＰＣＭＣＩ
Ａ（パーソナルコンピュータメモリカード国際協会）、
または任意の他の適したプロトコルを使用する周辺装置
とインタフェースすることができる。

【００５３】実際、本発明は、デジタル電子回路、ある
いはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフ
トウェアまたはこれらの組み合わせで実施することがで
きる。本発明の装置は、マシン読み取り可能記憶装置に
おいて明白に具現され、プログラマブルプロセッサによ
って実行されるコンピュータプログラム製品で実施する
ことができ、本発明の方法ステップは、入力データに対
して動作し出力を生成することにより、本発明の機能を
実行するプログラム命令を実行するプログラマブルプロ
セッサによって実行することができる。本発明は、デー
タ記憶システムに対してデータおよび命令を送受信する
ように接続された少なくとも１つのプログラマブルプロ
セッサ、少なくとも１つの入力装置、および少なくとも
１つの出力装置を備えるプログラマブルシステム上で実
行可能な１つまたは複数のコンピュータプログラムで有
利に実施することができる。各コンピュータプログラム
は、高レベル手続き型またはオブジェクト指向型プログ
ラミング言語、あるいは、所望であればアセンブリ言語
もしくは機械語で実施することができ、いずれの場合で
も、言語はコンパイルされた言語または解釈された言語
であることができる。適したプロセッサとしては、例と
して、汎用および専用マイクロプロセッサの双方が含ま
れる。一般に、プロセッサは、命令およびデータを読み
取り専用メモリおよび／またはランダムアクセスメモリ
から受け取る。一般に、コンピュータは、データファイ
ルを格納する１つまたは複数の大容量記憶装置を含み、
かかる装置は、内部ハードディスクおよびリムーバブル
ディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、および光
ディスクを含む。コンピュータプログラム命令およびデ
ータを明白に具現するに適した記憶装置は、すべての形
態の不揮発性メモリを含み、例として、ＥＰＲＯＭ、Ｅ
ＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリ装置等の半導体メ
モリデバイス、内部ハードディスクおよびリムーバブル
ディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、およびＣ
Ｄ−ＲＯＭディスクが挙げられる。上記のうちのいずれ
もＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）で付加することが
できるか、またはＡＳＩＣに組み込むことができる。

【００５４】特定の実施形態を例示目的のために本明細
書に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱せず
に、各種変更を行いうる。したがって、本発明は、上記
実施態様に制限されず、同等物の全範囲に照らし併記の
特許請求の範囲によって規定される。

【００５５】この発明は例として、次の実施形態を含む （１） フィルタを使用して画像を処理する方法であっ
て、前記画像から、入力ピクセルと該入力ピクセルに関
連するピクセルウィンドウとを受け取ることと、前記ピ
クセルウィンドウを使用して、さまざまな量のスムージ
ングおよびシャープニング操作に適するピクセルを特定
するクラスに前記入力ピクセルを分類することと、前記
画像のシャープニングおよびスムージングについてのパ
ラメータ設定を受け取ることであって、シャープニング
パラメータおよびスムージングパラメータは独立して設
定可能なことと、前記分類および前記パラメータ設定に
基づいて、前記入力ピクセルを処理するフィルタを選択
することとを含む方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様による画像処理方法および
システムの全体を示すブロック図

【図２】本発明の一実施態様による画像処理システムの
作成に関連する操作を提供するフローチャート図

【図３】本発明の一実施態様におけるパラメータ化画像
強調制御を示す図

【図４】画像中のピクセルをスムージングおよびシャー
プニングするために、本発明の一実施が使用するフィル
タセットを特定する表図

【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施態様によ
る、画像中のピクセル分類に関連する操作を特定すると
ともに、図２の操作をさらに詳述するフローチャート図

【図６】本発明の一実施態様によるいくつかのフィルタ
の編成およびスムージングおよびシャープニングの強調
設定のフィルタ選択表

【図７】本発明の一実施態様による画像処理のための画
像処理装置７００を表すブロック図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アマンダ・ジェイ・ジリアン アメリカ合衆国98683ワシントン州ヴァン クーヴァー、サウス・イースト・175・コ ート 1909 (72)発明者 シー・ブライアン・アトキンス アメリカ合衆国94043カリフォルニア州マ ウンテン・ヴュー、グラディス・アヴェニ ュー 104、アパートメント エー Ｆターム(参考） 5B057 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC03 CE03 CE05 CH09 CH18 DC22 5C077 LL02 MP08 PP02 PP03 PP32 PP68 PQ08 TT02 TT09

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルタを使用して画像を処理する方法
   であって、 前記画像から、入力ピクセルと該入力ピクセルに関連す
   るピクセルウィンドウとを受け取るステップと、 前記ピクセルウィンドウを使用して、さまざまな量のス
   ムージングおよびシャープニング操作に適するピクセル
   を特定するクラスに前記入力ピクセルを分類するステッ
   プと、 前記画像のシャープニングおよびスムージングについて
   のパラメータ設定を受け取るステップであって、シャー
   プニングパラメータおよびスムージングパラメータは独
   立して設定可能なことと、 前記分類および前記パラメータ設定に基づいて、前記入
   力ピクセルを処理するフィルタを選択するステップとを
   含む方法。
2. 【請求項２】 前記入力ピクセルは、前記ピクセルウィ
   ンドウと比較される前記入力ピクセルの変動が、所定の
   変動閾値を超えない場合、スムージングに分類される請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記変動は、前記ピクセルウィンドウを
   使用して計算される前記入力ピクセルの平均絶対偏差に
   従って求められる請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記入力ピクセルは、該入力ピクセルの
   変動が所定の変動閾値を超え、かつエッジが前記ピクセ
   ルウィンドウ内で検出される場合、シャープニングに分
   類される請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記画像のスムージングおよびシャープ
   ニングについてのパラメータ設定は、アプリケーション
   のユーザインタフェースを通して独立して設定すること
   ができる請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 前記画像のスムージングおよびシャープ
   ニングについてのパラメータ設定は、デバイスドライバ
   のユーザインタフェースを通して独立して設定すること
   ができる請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 前記フィルタは、少なくとも１つのスム
   ージングフィルタ、少なくとも１つのシャープニングフ
   ィルタ、および少なくとも１つのパススルーフィルタを
   含むフィルタセットから選択される請求項１記載の方
   法。
8. 【請求項８】 入力ピクセル値とピクセルウィンドウ平
   均との間の差の和を用いて、平均絶対偏差が計算される
   請求項３記載の方法。
9. 【請求項９】 画像処理システムを作成する方法であっ
   て、 パラメータ設定を容易に行えるようにするユーザインタ
   フェースを設けて、画像のシャープニングおよびスムー
   ジングの程度を求めるステップと、 画像のシャープニングおよびスムージングの強調を行う
   フィルタセットを受信するステップと、 ピクセル特性に基づいてピクセルタイプを分類するステ
   ップと、 前記ピクセル特性分類ならびに前記シャープニングおよ
   びスムージングの独立した設定の各々の双方に従って、
   前記フィルタセットを配置するステップと、を含む方
   法。
10. 【請求項１０】 前記パラメータ設定のためのユーザイ
    ンタフェースは、アプリケーションを通してアクセス可
    能である請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記パラメータ設定のためのユーザイ
    ンタフェースは、デバイスドライバを通してアクセス可
    能である請求項９記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記ユーザインタフェースは、前記シ
    ャープニングおよびスムージングについてのパラメータ
    を独立して設定できるようにする請求項９記載の方法。