JP2004240955A - 画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム及び画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二項ウェーブレット変換を用いた画像処理において、処理負荷を低減させる。
【解決手段】画像調整処理部７０４は、入力信号Ｓ₀に対し、レベル１で、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換としての双直交ウェーブレット変換を施し、その双直交ウェーブレット変換により得られた画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、レベル２とレベル３で二項ウェーブレット変換を施す。そして、双直交ウェーブレット変換及び二項ウェーブレット変換で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号の信号強度の標準偏差から決定された閾値以下の画素に対して、信号強度を抑制する処理を行う。
【選択図】図１３

Description

本発明は、画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム及び画像記録装置に関する。

近年、写真の現像や焼増しを行う際に、カラー写真フィルム上に形成された画像をＣＣＤ（Charged-Coupled Device）センサ等で光電的に読み取って、画像信号に変換することが行なわれている。このような画像信号は、ネガポジ反転、輝度調整、カラーバランス調整、粒状除去、鮮鋭性強調に代表される種々の画像処理を施された後に、ＣＤ−Ｒ、フロッピー（登録商標）ディスク、メモリーカード等の媒体やインターネット経由で配布され、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ等でハードコピー画像として出力されたり、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の各種表示装置に表示されたりして鑑賞される。

一般にカラー写真フィルムの画像は、様々な大きさの色素雲の集合により形成されている。このため、写真フィルム上に形成された画像を拡大して観察すると、本来一様な色であるべきところに、色素雲の大きさに基づいたモトル（斑点）状の粒状ムラが存在する。これにより、写真フィルム上に形成された画像をＣＣＤセンサ等で光電的に読み取って得られる画像信号には、粒状ムラに対応する粒状ノイズ信号が含まれる。この粒状ノイズ信号は、特に鮮鋭性強調の画像処理に伴って著しく増大し、画質を劣化させる点が問題となっている。

また最近では、安価なデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣと称す。）が広く普及し、携帯電話やラップトップパソコン等の機器に組み込まれたＤＳＣも広く使用されるようになってきた。安価なＤＳＣに用いられているイメージセンサは、画素ピッチが短く、低感度でショットノイズが出やすいうえ、イメージセンサの冷却が考慮されていないため、暗電流ノイズが目立つ。更に、安価なＤＳＣは、ＣＭＯＳイメージセンサが用いられていることが多いため、リーク電流のノイズが顕著に現れる。このようなノイズが、カラーフィルタ配列の補間やエッジ強調の画像処理を経ることで、モトル状の粒状ムラが形成され、画質を劣化させる点が問題となっている（ＤＳＣのノイズやカラーフィルタ配列の補間については、例えば、「ファインイメージングとディジタル写真」、日本写真学会出版委員会編、コロナ社、２．３章を参照。）。

画像信号に含まれるノイズを除去する方法としては、ローパスフィルタ・メジアンフィルタの手法が知られている（例えば、井上誠喜・八木伸行・林正樹・中須英輔・三谷公二・奥井誠人 共著「Ｃ言語で学ぶ実践画像処理」、オーム社、ｐ．５４参照。）。しかしながら、単純なフィルタ処理によるノイズ除去では画像鮮鋭性の低下を伴うため、自然な画像を得ることができない。

このような問題を解決するため、様々なノイズを高精度に除去可能な二項ウェーブレット変換を用いた画像処理を適用する方法が考えられる（例えば、非特許文献１参照）。二項ウェーブレット処理を用いた画像処理は、例えば、画像の鮮鋭性変更、コントラスト変更等にも使用されている。
S. Mallat、W.L. Hwang 著、"Singularity detection and processing with the wavelets"IEEE Trans. Inform. Theory、１９９２年、３８、ｐ．６１７

しかしながら、上述のような二項ウェーブレット変換を用いた画像処理では、変換を行うレベル数の増大や画像信号の画像サイズ（画素数、画像信号のデータ量）の増大に伴って処理負荷が大きくなるため、処理速度が遅くなるという問題があった。すなわち、二項ウェーブレット変換は、１レベルの変換で元画像と同じ画像サイズの低周波帯域成分画像、ｘ方向高周波帯域成分画像、ｙ方向高周波帯域成分画像の３つの画像が得られるため、画像サイズが大きくなる。

本発明の課題は、二項ウェーブレット変換を用いた画像処理において、処理負荷を低減させることである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、記録媒体に記録された画像信号を読み取る読取工程と、前記読取工程において読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換工程と、前記第１の変換工程において多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換工程と、前記第２の変換工程において二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理工程と、を含むことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理方法において、前記第１の画像処理工程において、前記第２の変換工程で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理が行われることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理方法において、前記第１の画像処理工程において、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理が行われることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理方法において、前記第１の変換工程で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理工程を含むことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像処理方法において、前記第２の画像処理工程において、前記第１の変換工程で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理が行われることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像処理方法において、前記第２の画像処理工程において、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理が行われることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の画像処理方法において、前記読取工程における画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定する決定工程を含み、前記第１の変換工程において、前記決定工程において決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換が行われ、前記第２の変換工程において、前記決定工程において決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換が行われることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、記録媒体に記録された画像信号を読み取る画像信号読取部と、前記画像信号読取部により読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換部と、前記第１の変換部により多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換部と、前記第２の変換部により二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理部と、を備えることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像処理装置において、前記第１の画像処理部は、前記第２の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像処理装置において、前記第１の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴としている。

請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１０の何れか一項に記載の画像処理装置において、前記第１の変換部で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理部を備えることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の画像処理装置において、前記第２の画像処理部は、前記第１の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴としている。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の画像処理装置において、前記第２の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴としている。

請求項１４に記載の発明は、請求項８〜１３の何れか一項に記載の画像処理装置において、前記画像信号読取部による画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するレベル決定部を備え、前記第１の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換を行い、前記第２の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換を行うことを特徴としている。

請求項１５に記載の発明は、画像処理を実行するためのコンピュータに、記録媒体に記録された画像信号を読み取る画像信号読取機能と、前記画像信号読取機能により読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換機能と、前記第１の変換機能により多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換機能と、前記第２の変換機能により二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理機能と、を実現させるための画像処理プログラムである。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の画像処理プログラムにおいて、前記第１の画像処理機能を実現させる際に、前記第２の変換機能で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴としている。

請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の画像処理プログラムにおいて、前記第１の画像処理機能を実現させる際に、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴としている。

請求項１８に記載の発明は、請求項１５〜１７の何れか一項に記載の画像処理プログラムにおいて、前記第１の変換機能で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理機能を実現させることを特徴としている。

請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の画像処理プログラムにおいて、前記第２の画像処理機能を実現させる際に、前記第１の変換機能で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴としている。

請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の画像処理プログラムにおいて、前記第２の画像処理機能を実現させる際に、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴としている。

請求項２１に記載の発明は、請求項１５〜２０の何れか一項に記載の画像処理プログラムにおいて、前記画像信号読取機能による画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するレベル決定機能を実現させ、前記第１の変換機能を実現させる際に、前記レベル決定機能により決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換を行い、前記第２の変換機能を実現させる際に、前記レベル決定機能により決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換を行うことを特徴としている。

請求項２２に記載の発明は、記録媒体に記録された画像信号を読み取る画像信号読取部と、前記画像信号読取部により読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換部と、前記第１の変換部により多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換部と、前記第２の変換部により二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理部と、前記第１の画像処理部により画像処理が行われた画像信号を出力して出力媒体に画像を記録する画像記録部と、を備えることを特徴としている。

請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載の画像記録装置において、前記第１の画像処理部は、前記第２の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴としている。

請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載の画像記録装置において、前記第１の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴としている。

請求項２５に記載の発明は、請求項２２〜２４の何れか一項に記載の画像記録装置において、前記第１の変換部で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理部を備え、前記画像記録部は、前記第２の画像処理部により画像処理が行われた画像信号を更に出力して出力媒体に画像を記録することを特徴としている。

請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載の画像記録装置において、前記第２の画像処理部は、前記第１の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴としている。

請求項２７に記載の発明は、請求項２６に記載の画像記録装置において、前記第２の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴としている。

請求項２８の記載の発明は、請求項２２〜２７の何れか一項に記載の画像記録装置において、前記画像信号読取部による画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するレベル決定部を備え、前記第１の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換を行い、前記第２の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換を行うことを特徴としている。

次に、本発明において使用される語句について詳細に説明する。

本願明細書の記載において、「画像サイズ」とは、カラー写真フィルム等の画像をＣＣＤセンサ等で光電的に読み取って画像信号に変換した際の画素数を意味する。

また、「多重解像度変換」とは、ウェーブレット変換、完全再構成フィルタバンク、ラプラシアンピラミッド等に代表される手法の総称をいい、１回の変換操作により入力信号を低周波帯域成分信号と高周波帯域成分信号に分解し、得られた低周波帯域成分信号に対して同様の変換操作を行い、周波数帯域が異なる複数の信号からなる多重解像度信号を得るものである。得られた多重解像度信号を加工せずにそのまま逆多重解像度変換した場合、元の信号が再構成される。こうした手法については、例えば、G. Strang and T. Nguyen,“Wavelet and Filter Banks"、Wellesley-Cambridge Press（邦訳 G.ストラング、T.グエン共著、「ウェーブレット解析とフィルタバンク」、培風館 ）に詳細な解説がなされている。

ここでは、多重解像度変換の代表例として、ウェーブレット変換の概要を説明する。ウェーブレット変換とは、図１に例示されるような有限範囲で振動するウェーブレット関数（下記式（１））を用いて、入力信号ｆ（ｘ）に対するウェーブレット変換係数〈ｆ、ψ_a,b〉を、下記式（２）のように求めることにより、下記式（３）で示されるウェーブレット関数の総和に分解する変換である。

上記式（１）〜（３）において、ａはウェーブレット関数のスケールを表し、ｂはウェーブレット関数の位置を示す。図１に例示するように、スケールａの値が大きいほどウェーブレット関数ψ_a,b（ｘ）の周波数は小さくなり、位置ｂの値に従ってウェーブレット関数ψ_a,b（ｘ）が振動する位置が移動する。従って、上記式（３）は、入力信号ｆ（ｘ）を、種々のスケールと位置を有するウェーブレット関数ψ_a,b（ｘ）の総和に分解することを意味している。

このようなウェーブレット変換の中で、本発明の「画像サイズが減少する方式の多重解像度変換」として、直交ウェーブレット（orthogonal wavelet）変換、双直交ウェーブレット(biorthogonal wavelet)変換が知られている。以下、直交ウェーブレット・双直交ウェーブレットの変換計算の概要を説明する。

直交ウェーブレット変換及び双直交ウェーブレット変換のウェーブレット関数は、下記式（４）のように定義される。

但し、ｉは自然数である。

式（４）と式（１）を比べると、直交ウェーブレット変換、双直交ウェーブレット変換においては、スケールａの値が２のｉ乗で離散的に定義され、また位置ｂの最小移動単位が２ⁱで離散的に定義されていることがわかる。このｉの値はレベルと呼ばれる。

レベルｉを有限な上限Ｎまでに制限すると、入力信号ｆ（ｘ）は、下記式（５）〜（７）のように表される。

式（５）の第２項は、レベル１のウェーブレット関数ψ_1,j（ｘ）の総和で表せない残差の低周波帯域成分を、レベル１のスケーリング関数φ_1,j（ｘ）の総和で表したものである。スケーリング関数はウェーブレット関数に対応して適切なものが用いられる（段落番号００３９に記載の文献を参照）。式（５）に示すレベル１のウェーブレット変換によって、入力信号ｆ（ｘ）＝Ｓ₀は、レベル１の高周波帯域成分Ｗ₁と低周波帯域成分Ｓ₁に信号分解されたことになる。

ウェーブレット関数ψ_i,j（ｘ）の最小移動単位は２ⁱゆえ、入力信号Ｓ₀の信号量に対して、高周波帯域成分Ｗ₁と低周波帯域成分Ｓ₁の信号量は各々１／２となり、高周波帯域成分Ｗ₁と低周波帯域成分Ｓ₁の信号量の総和は、入力信号Ｓ₀の信号量と等しくなる。レベル１の低周波帯域成分Ｓ₁は、式（６）でレベル２の高周波帯域成分Ｗ₂と低周波帯域成分Ｓ₂に分解され、以下同様にレベルＮ迄の変換を繰り返すことで、入力信号Ｓ₀は、式（７）に示すように、レベル１〜Ｎの高周波帯域成分の総和と、レベルＮの低周波帯域成分の和に分解される。

ここで、式（６）で示す１レベルのウェーブレット変換は、図２に示すようなフィルタ処理で計算できることが知られている。図２において、ＬＰＦはローパスフィルタ、ＨＰＦはハイパスフィルタを示している。ローパスフィルタＬＰＦとハイパスフィルタＨＰＦのフィルタ係数は、ウェーブレット関数に応じて適切に定められる（段落番号００３９に記載の文献を参照）。図２において、２↓は、信号を１つおきに間引くダウンサンプリングを示す。

図２に示すように、入力信号Ｓ_n-1を、ローパスフィルタＬＰＦとハイパスフィルタＨＰＦで処理して、信号を１つおきに間引くことにより、入力信号Ｓ_n-1を、高周波帯域成分Ｗ_nと低周波帯域成分Ｓ_nに分解することができる。

画像信号のような２次元信号における１レベルのウェーブレット変換は、図３に示すようなフィルタ処理で計算される。図３において、ＬＰＦx、ＨＰＦx、２↓xはｘ方向の処理を示し、ＬＰＦy、ＨＰＦy、２↓yは、y方向の処理を示す。まず、入力信号Ｓ_n-1をｘ方向のローパスフィルタＬＰＦx、ハイパスフィルタＨＰＦｘによりフィルタ処理を行い、ｘ方向にダウンサンプリングする。これにより、入力信号Ｓ_n-1は、低周波帯域成分ＳＸ_nと高周波帯域成分ＷＸ_nに分解される。低周波帯域成分ＳＸ_nと高周波帯域成分ＷＸ_nの各々に対して、ｙ方向のローパスフィルタＬＰＦy、ハイパスフィルタＨＰＦyによるフィルタ処理を行い、ｙ方向にダウンサンプリングする。

この１レベルのウェーブレット変換により、低周波帯域成分Ｓ_n-1は、３つの高周波帯域成分Ｗｖ_n、Ｗｈ_n、Ｗｄ_nと、１つの低周波帯域成分Ｓ_nに分解される。分解で生成されるＷｖ_n、Ｗｈ_n、Ｗｄ_n、Ｓ_nの各々の信号量は、分解前のＳ_n-1に比べて縦横ともに１／２となるため、分解後の４成分の信号量の総和は、分解前のＳ_n-1の信号と等しくなる。

入力信号Ｓ₀が３レベルのウェーブレット変換で信号分解される過程を模式的に図４に示す。図４に示すように、レベル数が大きくなるにつれて、ダウンサンプリングにより画像信号が間引かれ、分解画像が小さくなっていくことがわかる。

また、図５に示すように、分解によって生成したＷｖ_n, Ｗｈ_n, Ｗｄ_n, Ｓ_nに対し、フィルタ処理で計算されるウェーブレット逆変換を施すことにより、分解前の信号Ｓ_n-1を完全再構成できることが知られている。図５において、ＬＰＦ'は、逆変換用のローパスフィルタ、ＨＰＦ'は、逆変換用のハイパスフィルタを示している。また、２↑は、信号に１つおきにゼロを挿入するアップサンプリング処理を示す。また、ＬＰＦ'x、ＨＰＦ'x、２↑xは、ｘ方向の処理を示し、ＬＰＦ'y、ＨＰＦ'y、２↑yはy方向の処理を示す。

図５に示すように、Ｓ_nをｙ方向にアップサンプリング処理及びローパスフィルタＬＰＦ'yによるフィルタ処理を施すことにより得られる信号と、Ｗｈ_nをｙ方向におけるアップサンプリング処理及びハイパスフィルタＨＰＦ'yによるフィルタ処理を施すことにより得られる信号とを加算してＳＸ_nを得る。これと同様にして、Ｗｖ_nとＷｄ_nからＷＸ_nを生成する。

さらに、ＳＸ_nをｘ方向においてアップサンプリング処理及びローパスフィルタＬＰＦ'xによるフィルタ処理を施すことにより得られる信号と、ＷＸ_nをｘ方向においてアップサンプリング処理及びハイパスフィルタＨＰＦ'xによるフィルタ処理を施すことにより得られる信号とを加算することにより、分解前の信号Ｓ_n-1を再構成することができる。

ウェーブレット逆変換の際に用いられるフィルタは、直交ウェーブレット変換の場合には変換する際に用いた係数と同じ係数のフィルタが使用される。双直交ウェーブレット変換の場合には、変換に用いた係数とは異なる係数のフィルタが逆変換の際に使用される（段落番号００３９に記載の文献を参照）。

本発明で利用する二項ウェーブレット（Dyadic Wavelet）変換については、上述の非特許文献１、"Characterization of signals from multiscale edges" by S.Mallat and S.Zhong, IEEE Trans. Pattern Anal. Machine Intel. 14 710 (1992)、“A wavelet tour of signal processing 2ed." by S.Mallat, Academic Press に詳細な説明がある。以下、二項ウェーブレット変換の概要を説明する。

二項ウェーブレット変換で用いられるウェーブレット関数は下記式（８）のように定義される。

但し、ｉは自然数である。

直交ウェーブレット変換、双直交ウェーブレット変換のウェーブレット関数は、上述のように、レベルｉにおける位置の最小移動単位が２ⁱで離散的に定義されていたのに対し、二項ウェーブレット変換は、レベルｉにかかわらず位置の最小移動単位が一定である。この相違により、二項ウェーブレット変換は、下記の特徴を有する。

第一の特徴として、下記式（９）に示す１レベルの二項ウェーブレット変換で生成する、高周波帯域成分Ｗ_iと低周波帯域成分Ｓ_iの各々の信号量は、変換前の信号Ｓ_i-1と同一である。

このように、二項ウェーブレット変換は、双直交・直交ウェーブレット変換と異なり、変換後の画像サイズは元画像より減少しない。

二項ウェーブレット変換の第二の特徴として、スケーリング関数φ_i,j（ｘ）とウェーブレット関数ψ_i,j（ｘ）の間に、下記の関係式（１０）が成立する。

従って、二項ウェーブレット変換で生成する、高周波帯域成分Ｗ_iは、低周波帯域成分Ｓ_iの１階微分（勾配）で表される。

二項ウェーブレット変換の第三の特徴として、ウェーブレット変換のレベルiに応じて定められた係数γ_i(上述の二項ウェーブレットに関する参考文献を参照)を高周波帯域成分に乗じたＷ_i・γ_i（以下、これを補正済高周波帯域成分と称す）について、入力信号の信号変化の特異性（singularity）に応じて、該変換後の補正済高周波帯域成分Ｗ_i・γ_iの信号強度のレベル間の関係が一定の法則に従う。

図６に、入力信号Ｓ₀の波形と、ウェーブレット変換により得られる各レベルの補正済高周波帯域成分の波形を示す。図６において、（ａ）は入力信号Ｓ₀を示し、（ｂ）はレベル１の二項ウェーブレット変換により得られる補正済高周波帯域成分Ｗ₁・γ₁を示し、（ｃ）はレベル２の二項ウェーブレット変換により得られる補正済高周波帯域成分Ｗ₂・γ₂を示し、（ｄ）はレベル３の二項ウェーブレット変換により得られる補正済高周波帯域成分Ｗ₃・γ₃を示し、（ｅ）はレベル４の二項ウェーブレット変換により得られる補正済高周波帯域成分Ｗ・γ₄を示す。

各レベルにおける信号強度の変化を見ると、（ａ）において、“１”や“４”に示すなだらかな（微分可能な）信号変化に対応する補正済高周波帯域成分Ｗ_i・γ_iは、（ｂ）→（ｅ）に示すようにレベル数ｉが増大するほど信号強度が増大する。

入力信号Ｓ₀において、“２”に示すステップ状の信号変化に対応する補正済高周波帯域成分Ｗ_i・γ_iは、レベル数ｉに関わらず信号強度が一定となる。入力信号Ｓ₀において、“３”に示すδ関数状の信号変化に対応する補正済高周波帯域成分Ｗ_i・γ_iは、（ｂ）→（ｅ）に示すように、レベル数ｉが増大するほど信号強度が減少する。

二項ウェーブレット変換における第四の特徴として、画像信号のような２次元信号における１レベルの二項ウェーブレット変換の方法は、上述の直交ウェーブレット変換や双直交ウェーブレット変換と異なり、図７に示す方法で行われる。

図７に示すように、１レベルの二項ウェーブレット変換により、入力信号Ｓ_n-1を、ｘ方向のローパスフィルタ及びｙ方向のローパスフィルタで処理することにより、低周波帯域成分Ｓ_nが得られる。また、入力信号Ｓ_n-1を、ｘ方向のハイパスフィルタで処理することにより、高周波帯域成分Ｗｘ_nが得られる。更に、入力信号Ｓ_n-1を、ｙ方向のハイパスフィルタで処理することにより、もう一つの高周波帯域成分Ｗｙ_nが得られる。

このように、１レベルの二項ウェーブレット変換により、入力信号Ｓ_n-1は、２つの高周波帯域成分Ｗｘ_n、Ｗｙ_nと、１つの低周波帯域成分Ｓ_nに分解される。２つの高周波帯域成分Ｗｘ_n、Ｗｙ_nは、低周波帯域成分Ｓ_nの２次元における変化ベクトルＶ_nのｘ成分とｙ成分に相当する。変化ベクトルＶ_nの大きさＭ_nと偏角Ａ_nは下記式（１１）及び（１２）で与えられる。

また二項ウェーブレット変換で得られた２つの高周波帯域成分Ｗｘ_n、Ｗｙ_nと１つの低周波帯域成分Ｓ_nに、図８に示す二項ウェーブレット逆変換を施すことにより、変換前の信号Ｓ_n-1を再構成することができる。すなわち、Ｓ_nをｘ方向のローパスフィルタＬＰＦx及びｙ方向のローパスフィルタＬＰＦyで処理することにより得られる信号と、Ｗｘ_nをｘ方向のハイパスフィルタＨＰＦ'x及びｙ方向のローパスフィルタＬＰＦ'yで処理することにより得られる信号と、Ｗｙ_nをｘ方向のローパスフィルタＬＰＦ'x及びｙ方向のハイパスフィルタＨＰＦ'yで処理することにより得られる信号と、を加算することによって、二項ウェーブレット変換前の信号Ｓ_n-1を得ることができる。

次に、図９のブロック図に基づいて、入力信号Ｓ₀に対してｎレベルの二項ウェーブレット変換を行い、得られた高周波帯域成分、低周波帯域成分に対して何らかの画像処理（図９では「編集」と記述。）を行った後に、ｎレベルの二項ウェーブレット逆変換を行って出力信号Ｓ₀'を得るまでの方法について説明する。

入力信号Ｓ₀に対するレベル１の二項ウェーブレット変換によって、入力信号Ｓ₀は、２つの高周波帯域成分Ｗｘ₁、Ｗｙ₁と低周波帯域成分Ｓ₁に分解される。レベル２のウェーブレット変換によって、レベル１の二項ウェーブレット変換で得られた低周波帯域成分Ｓ₁は、更に２つの高周波帯域成分Ｗｘ₂、Ｗｙ₂と低周波帯域成分Ｓ₂に分解される。この様な分解操作をレベルｎまで繰り返すことにより、入力信号Ｓ₀は、複数の高周波帯域成分Ｗｘ₁、Ｗｘ₂、…、Ｗｘ_n、Ｗｙ₁、Ｗｙ₂、…、Ｗｙ_nと、１つの低周波帯域成分Ｓ_nとに分解される。

このようにして得られた高周波帯域成分Ｗｘ₁、Ｗｘ₂、…、Ｗｘ_n、Ｗｙ₁、Ｗｙ₂、…、Ｗｙ_n、低周波帯域成分Ｓ_nに対して画像処理（編集）が行われ、高周波帯域成分Ｗｘ₁'、Ｗｘ₂'、…、Ｗｘ_n'、Ｗｙ₁'、Ｗｙ₂'、…、Ｗｙ_n'、低周波帯域成分Ｓ_n'が得られる。

そして、これら高周波帯域成分Ｗｘ₁'、Ｗｘ₂'、…、Ｗｘ_n'、Ｗｙ₁'、Ｗｙ₂'、…、Ｗｙ_n'、低周波帯域成分Ｓ_n'に、二項ウェーブレット逆変換が施される。すなわち、画像処理（編集）後のレベルｎにおける２つの高周波帯域成分Ｗｘ_n’、Ｗｙ_n’と低周波帯域成分Ｓ_n’から、画像処理後のレベルｎ−１の低周波帯域成分Ｓ_n-1’が構成される。このような操作を繰り返し、画像処理後のレベル２における２つの高周波帯域成分Ｗｘ₂’、Ｗｙ₂’と低周波帯域成分Ｓ₂’から、画像処理後のレベル１の低周波帯域成分Ｓ₁’が構成される。この低周波帯域成分Ｓ₁’と、画像処理後のレベル１における２つの高周波帯域成分Ｗｘ₁’、Ｗｙ₁’から、画像信号Ｓ₀’が構成される。

なお、図９において用いられる各フィルタのフィルタ係数は二項ウェーブレット変換に応じて適切に定められる。また二項ウェーブレット変換においては、レベル毎に用いるフィルタのフィルタ係数が異なる。レベルｎにおいて使用するフィルタ係数は、レベル１のフィルタの各係数の間に２^n-1−１個のゼロを挿入したものが用いられる。

また、図９では、二項ウェーブレット変換により得られた高周波帯域成分と最終レベルの低周波低域成分の画像に対して画像処理（編集）を行う例を示しているが、必要に応じて、二項ウェーブレット逆変換後に合成された低周波帯域成分の画像に対して画像処理を行うようにしてもよい。更に、二項ウェーブレット変換途中の低周波帯域成分の画像に対して画像処理を行うようにしてもよい。

一般的なカラーフィルムやＤＳＣでは、画像上の粒状ムラやノイズが最も強いレベルはレベル２以上であり、粒状ムラやノイズを非常に高精度に除去するためには、二項ウェーブレット変換を、レベル２以降に適用することが重要である。従って、本発明において、少なくともレベル１には、変換後の画像の画像サイズが元画像よりも減少する方式の多重解像度変換を用い、レベル２以降に二項ウェーブレット変換を行い、変換後の画像に対し画像処理を行うようにすればよい。

また、本発明における「画像サイズが減少する方式の多重解像度変換」として、双直交・直交ウェーブレット変換を用いることが好ましい。双直交・直交ウェーブレット変換は、粒状ノイズの除去性に優れているため、例えば、レベル１に僅かな粒状ノイズが存在するような場合に、それらのノイズを除去することができる。また、双直交・直交ウェーブレット変換は、変換後の低周波帯域成分画像の画像サイズを元画像の４分の１にすることができるため、処理負荷の観点からも好ましい。

また、本発明において、画像サイズが減少する多重解像度変換および二項ウェーブレット変換により得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像に対して画像処理を行うのは、粒状ノイズやムラが、高周波帯域成分画像に顕著に観察されることによる。

また、本発明において、「信号強度を抑制する処理」とは、画素の信号強度の絶対値を小さくするように処理することを意味する。

また、本発明において、「信号強度に関して予め設定された条件を満たす」画素（以下、特定画素と称す。）の選定方法としては、例えば下記のような方法を用いることができる。

（１）高周波帯域成分の信号強度の標準偏差σに基づいて決定される閾値により選定する方法。これは、特定画素の高周波帯域成分の信号強度の絶対値が閾値以下となる場合に信号強度を抑制する方法である。この場合、選定の基準となる閾値は、信号強度の標準偏差σ＊０．６〜σ＊１．５程度にするのがよい。この場合の信号強度の抑制量としては、一定量や一定の比率で抑制してもよいが、閾値よりも小さい方に離れるにつれ抑制量や抑制率を大きくするようにしてもよい。

（２）信号強度の平均値，メジアン，モード等を用いて閾値を決定し、その決定された閾値により選定する方法。

（３）二項ウェーブレット変換に適用される方法として、二項ウェーブレット変換により得られた第Ｐレベルの補正済み高周波帯域成分画像と、第Ｐ＋１又は第Ｐ−１レベルの補正済み高周波帯域成分画像の対応する画素の信号強度の比較に基づいて選定する方法。ここで補正済高周波帯域成分とは、前述したように二項ウェーブレット変換のレベルｉに応じて定められた係数γ_iを高周波数帯域成分に乗じたものである。

また、特定画素の信号強度の抑制処理を行った後に、高周波帯域成分信号に対して鮮鋭性強調処理を施すようにしてもよい。ここで鮮鋭性強調処理には、抑制処理後に、二項ウェーブレット逆変換や多重解像度逆変換で再構成された画像信号に対して、公知のラプラシアンフィルター・ソーベルフィルター・ヒュッケルフィルター等のハイパスフィルタを適用して輪郭成分を抽出して加算する方法や、アンシャープマスクを用いる鮮鋭性強調技法が適用できる。こうした公知の鮮鋭性強調技法は、例えば「Ｃ言語で学ぶ実践画像処理（オーム社，井上誠喜・八木伸行・林 正樹・中須英輔・三谷公二・奥井誠人 共著）」などに詳細な解説がなされている。特に好ましい鮮鋭性強調処理の方法としては、抑制処理がなされていない高周波帯域成分の信号強度を強調（増加）させることによって鮮鋭性強調処理を行うと、粒状ノイズを悪化させることなく鮮鋭性強調を行うことができる。

また、カラー画像の画像信号に対して本発明を実施する場合には、画像信号を輝度信号と色差信号に変換し、輝度信号と色差信号に対して、画像サイズが元画像よりも減少する方式の多重解像度変換と二項ウェーブレット変換を行うことが好ましい。画像信号を輝度信号と色差信号に変換するとは、例えば、元画像のＲＧＢの３色の強度信号を、当業者間で公知のＹＩＱ基底、ＨＳＶ基底、ＹＵＶ基底などに変換するか、ｓＲＧＢやＮＴＳＣなどに規格に基づきＣＩＥ1931表色系のＸＹＺ基底、ＣＩＥ1976の勧告するＬ*ａ*ｂ*基底、Ｌ*ｕ*ｖ*基底などに変換することを意味する。また、例えば特開昭６３−２６７８３号公報の実施例に見られるようなＲＧＢの平均値を輝度信号とし、これに直交する2軸を色差信号とするような変換でもよい。特に本発明における画像処理は、輝度信号に対して実施することが好ましい。

また、本発明における画像信号の「読み取り解像度」とは、例えば、ＤＳＣであれば撮影時の画像の画素数であり、写真フィルムであればスキャンニング時の画像の画素数を意味する。

画像信号の読み取り解像度に基づいて、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換から二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するのは、画像上の粒状ノイズ等が最も多いレベルは読み取り解像度により異なることによる。従って、粒状ノイズが最も多いレベルの前まで画像サイズが減少する多重解像度変換を行い、粒状ノイズが最も多いレベルで二項ウェーブレット変換に切り替えるようにすればよい。このようにすると、画像処理後の画像を劣化させることなく、処理負荷を低減させることができる。

例えば、ＩＳＯ１００〜８００程度の１３５サイズの銀塩フィルムを、３０〜９０pixel/ｍｍ（ｍｍはフィルムの長さ）程度の読み取り解像度でスキャンニングした場合、レベル２から二項ウェーブレット変換を用いることが好ましい。９０〜１４０pixel/ｍｍでスキャンニングした場合には、レベル３から二項ウェーブレット変換を用いることが好ましい。またＤＳＣで１００万〜６００万画素程度の解像度で撮影した画像に対しては、レベル２から二項ウェーブレット変換を用いることが好ましい。また、多重解像度変換から二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを、処理後の画像を銀塩写真等に出力する大きさによって調整してもよいが、一般的なＬ版〜Ａ４サイズ程度に出力する場合には、上述のように読み取り解像度に基づいて決定することが好ましい。

なお、本発明において、画像サイズが減少する多重解像度変換及び二項ウェーブレット変換を行う行程と、これらの変換により得られた画像信号に対して所定の画像処理を施す行程の順序については、特に限定するものではない。

本発明によれば、読み取られた画像信号に対して画像サイズが減少する多重解像度変換を施し、その後二項ウェーブレット変換を施して画像処理を行うようにしたことにより、画像劣化を引き起こすことがなく、処理速度の高速化を図ることができる。

また、二項ウェーブレット変換が施された画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して画像処理を行うようにしたことにより、効率的に粒状ノイズを除去することができる。

更に、高周波帯域成分の画像信号のうち、予め設定された条件を満たす特定の画素に対して信号強度を抑制する処理を行い、他の画素に対しては何も行わないようにしたことにより、粒状ノイズを更に好ましく除去することが可能となるとともに、アーティファクトを発生させることがなく、違和感のない自然な画像を得ることができる。

また、画像信号の読み取り解像度に基づいて、画像サイズが減少する多重解像度変換から二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定することにより、画像を劣化させることなく、最も効率的に処理負荷を低減させることができる。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

〈画像記録装置１の外観構成〉
まず、画像記録装置１の構成を説明する。

図１０は、本実施の形態における画像記録装置１の外観構成を示す斜視図である。画像記録装置１は、図１０に示すように、筐体２の一側面に、感光材料を装填するためのマガジン装填部３が備えられている。筐体２の内側には、感光材料に露光する露光処理部４と、露光された感光材料を現像処理して乾燥し、プリントを作成するためのプリント作成部５が備えられている。筐体２の他側面には、プリント作成部５で作成されたプリントを排出するためのトレー６が備えられている。

また、筐体２の上部には、表示装置としてのＣＲＴ（Cathode Ray Tube）８、透過原稿を読み込む装置であるフィルムスキャナ部９、反射原稿入力装置１０、操作部１１が備えられている。このＣＲＴ８が、プリントを作成しようとする画像情報の画像を画面に表示する表示手段を構成している。更に、筐体２には、各種デジタル記録媒体に記録された画像情報を読み取り可能な画像読込部１４、各種デジタル記録媒体に画像信号を書き込み（出力）可能な画像書込部１５が備えられている。また、筐体２の内部には、これらの各部を集中制御する制御部７が備えられている。

画像読込部１４には、ＰＣカード用アダプタ１４ａ、フロッピー（登録商標）ディスク用アダプタ１４ｂが備えられ、ＰＣカード１３ａやフロッピーディスク１３ｂが差し込み可能になっている。ＰＣカード１３ａは、例えば、デジタルカメラで撮像された複数の駒画像の情報が記録されたメモリを有する。フロッピーディスク１３ｂには、例えば、デジタルカメラで撮像された複数の駒画像の情報が記録される。

画像書込部１５には、フロッピーディスク用アダプタ１５ａ、ＭＯ用アダプタ１５ｂ、光ディスク用アダプタ１５ｃが備えられ、それぞれ、ＦＤ１６ａ、ＭＯ１６ｂ、光ディスク１６ｃが差し込み可能になっている。光ディスク１６ｃとしては、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等がある。

なお、図１０では、操作部１１、ＣＲＴ８、フィルムスキャナ部９、反射原稿入力装置１０、画像読込部１４が、筐体２に一体的に備えられた構造となっているが、これらの何れか１つ以上を別体として設けるようにしてもよい。

なお、図１０に示した画像記録装置１では、感光材料に露光して現像してプリントを作成するものが例示されているが、プリント作成方式はこれに限定されず、例えば、インクジェット方式、電子写真方式、感熱方式、昇華方式等の方式を用いてもよい。

〈画像記録装置１の内部構成〉
図１１は、画像記録装置１の内部構成を示すブロック図である。画像記録装置１は、図１１に示すように、制御部７、露光処理部４、プリント生成部５、フィルムスキャナ部９、反射原稿入力装置１０、画像読込部１４、通信手段（入力）３２、画像書込部１５、データ蓄積手段７１、操作部１１、ＣＲＴ８、通信手段（出力）３３から構成される。

制御部７は、マイクロコンピュータにより構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部（図示略）に記憶されている画像処理プログラム等の各種制御プログラムと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示略）との協働により、画像記録装置１を構成する各部の動作を制御する。

制御部７は、本発明の画像処理装置に係る画像処理部７０を有し、操作部１１からの入力信号（指令情報）に基づいて、フィルムスキャナ部９や反射原稿入力装置１０により取得した画像データ、画像読込部１４から読み込まれた画像データ、外部機器から通信手段３２を介して入力された画像データに対して、本発明の画像処理を施して露光用画像情報を形成し、露光処理部４に出力する。また、画像処理部７０は、画像処理された画像データに対して出力形態に応じた変換処理を施して出力する。画像処理部７０の出力先としては、ＣＲＴ８、画像書込部１５、通信手段（出力）３３等がある。

露光処理部４は、感光材料に画像の露光を行い、この感光材料をプリント作成部５に出力する。プリント作成部５は、露光された感光材料を現像処理して乾燥し、プリントＰ１、Ｐ２、Ｐ３を作成する。プリントＰ１は、サービスサイズ、ハイビジョンサイズ、パノラマサイズ等のプリントであり、プリントＰ２は、Ａ４サイズのプリントであり、プリントＰ３は、名刺サイズのプリントである。

フィルムスキャナ部９は、アナログカメラにより撮像されてネガフィルムを現像して得られる現像済みのネガフィルムＮからの駒画像データを読み込む。反射原稿入力装置１０は、駒画像を印画紙に焼き付けて現像処理したプリントＰからの駒画像データを読み込む。

フィルムスキャナ部９や反射原稿入力装置１０から読み込まれる原稿としては、写真感光材料があり、この写真感光材料としては、カラーネガフィルム、カラーリバーサルフィルム等がある。この写真感光材料には、アナログカメラにより撮像した駒画像情報が記録される。フィルムスキャナ部９のフィルムスキャナにより、画像読み取り信号を得ることができる。また、写真感光材料がカラーペーパーの場合、反射原稿入力装置１０のフラットベットスキャナにより、画像読み取り信号を得ることができる。

画像読込部１４は、ＰＣカード１３ａやフロッピーディスク１３ｂに記録された駒画像情報を読み出して制御部７に転送する。この画像読込部１４は、画像転送手段３０として、ＰＣカード用アダプタ１４ａ、フロッピーディスク用アダプタ１４ｂ等を有する。画像読込部１４は、ＰＣカード用アダプタ１４ａに差し込まれたＰＣカード１３ａや、フロッピーディスク用アダプタ１４ｂに差し込まれたフロッピーディスク１３ｂに記録された駒画像情報を読み取り、制御部７に転送する。ＰＣカード用アダプタ１４ａとしては、例えばＰＣカードリーダやＰＣカードスロット等が用いられる。

通信手段（入力）３２は、画像記録装置１が設置された施設内の別のコンピュータや、インターネット等を介した遠方のコンピュータから、撮像画像を表す画像信号やプリント命令信号を受信する。

画像書込部１５は、画像搬送部３１として、フロッピーディスク用アダプタ１５ａ、ＭＯ用アダプタ１５ｂ、光ディスク用アダプタ１５ｃを備えている。画像書込部１５は、制御部７から入力される書込信号に従って、フロッピーディスク用アダプタ１５ａに差し込まれたフロッピーディスク１６ａ、ＭＯ用アダプタ１５ｂに差し込まれたＭＯ１６ｂ、光ディスク用アダプタ１５ｃに差し込まれた光ディスク１６ｃに、本発明における画像処理方法によって生成されたデータを書き込む。

データ蓄積手段７１は、画像情報とそれに対応する注文情報（どの駒の画像から何枚プリントを作成するかの情報、プリントサイズの情報等）とを記憶し、順次蓄積する。

操作部１１は、情報入力手段１２を有する。情報入力手段１２は、例えば、タッチパネル等により構成されており、情報入力手段１２の押下信号を入力信号として制御部７に出力する。なお、操作部１１は、キーボードやマウス等を備えて構成するようにしてもよい。ＣＲＴ８は、制御部７から入力された表示制御信号に従って、画像情報等を表示する。

通信手段（出力）３３は、本発明の画像処理を施した後の撮影画像を表す画像信号と、それに付帯するオーダー情報を、画像記録装置１が設置された施設内の他のコンピュータや、インターネット等を介した遠方のコンピュータに対して送信する。

〈画像処理部７０の構成〉
図１２は、本発明の画像処理装置に係る画像処理部７０の機能的構成を示すブロック図である。画像処理部７０は、図１２に示すように、フィルムスキャンデータ処理部７０１、反射原稿スキャンデータ処理部７０２、画像データ書式解読処理部７０３、画像調整処理部７０４、ＣＲＴ固有処理部７０５、プリンタ固有処理部７０６、プリント固有処理部７０７、画像データ書式作成処理部７０８から構成される。

フィルムスキャンデータ処理部７０１は、フィルムスキャナ部９から入力された画像情報に対し、フィルムスキャナ部９固有の校正操作・ネガ原稿の場合のネガポジ反転・グレーバランス調整・コントラスト調整等を施し、画像調整処理部７０４に出力する。また、フィルムスキャンデータ処理部７０１は、フィルムサイズ・ネガポジ種別・フィルムに光学的或いは磁気的に記録されたＩＳＯ感度、メーカー名、主要被写体に関わる情報・撮影条件に関する情報（例えばＡＰＳの記載情報内容）なども併せて画像調整処理部７０４に出力する。

反射原稿スキャンデータ処理部７０２は、反射原稿入力装置１０から入力された画像情報に対し、反射原稿入力装置１０固有の校正操作・ネガ原稿の場合のネガポジ反転・グレーバランス調整・コントラスト調整等を施し、画像調整処理部７０４に出力する。

画像データ書式解読処理部７０３は、画像転送手段３０や通信手段（入力）３２から入力された画像データのデータ書式に従って、圧縮符号の復元、色データの表現方法の変換等を行い、画像調整処理部７０４に出力する。

画像調整処理部７０４に、フィルムスキャンデータ処理部７０１、反射原稿スキャンデータ処理部７０２、画像データ書式解読処理部７０３において処理された画像情報を出力するほかに、操作部１１の操作によって、主要被写体に関わる情報及び撮影条件に関する情報を出力することが可能である。

画像調整処理部７０４は、操作部１１又は制御部７の指令に基づいてフィルムスキャナ部９、反射原稿入力装置１０、画像転送手段３０、通信手段（入力）３２から入力された画像信号に対して、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換（例えば、双直交ウェーブレット変換）を少なくとも１レベル施し、その多重解像度変換により得られた画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対して、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す。このとき、画像調整処理部７０４は、画像信号の読み取り解像度に基づいて、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換から二項ウェーブレット変換へ切り替えるレベルを決定し、その決定された切り替えレベルに従って、当該多重解像度変換及び二項ウェーブレット変換を行うようにする。

また、画像調整処理部７０４は、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換及び二項ウェーブレット変換により得られた信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して、実施例１（図１３参照）又は実施例２（図１４参照）において後述する画像処理を行い、画像処理後の画像信号に対して、二項ウェーブレット逆変換及び多重解像度逆変換を施す。更に、画像調整処理部７０４は、処理済の画像信号を、ＣＲＴ固有処理部７０５、プリンタ固有処理部７０６、プリンタ固有処理部７０７、画像データ書式作成部７０８、データ蓄積手段７１に出力する。

ＣＲＴ固有処理部７０５は、画像調整処理部７０４から入力された画像処理済みの画像信号に対して、必要に応じて画素数変更・カラーマッチング等の処理を施し、制御情報等表示が必要な情報と合成した表示用の信号をＣＲＴ８に出力する。

プリンタ固有処理部７０６は、画像調整処理部７０４から入力された画像処理済みの画像信号に対して、必要に応じてプリンタ固有の校正処理、カラーマッチング、画素数変更等を行い、露光処理部４に出力する。

本実施の形態の画像記録装置１に、大判インクジェットプリンタ等の外部プリンタ３４が接続されている場合には、接続されたプリンタ毎にプリンタ固有処理部７０７が設けられている。このプリンタ固有処理部７０７は、画像調整処理部７０４から入力された画像処理済みの画像に対して、適正なプリンタ固有の校正処理・カラーマッチング・画素数変更等を行う。

画像データ書式作成処理部７０８は、画像調整処理部７０４から入力された画像処理済みの画像信号に対して、必要に応じてＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ（Tagged Image File Format）、Ｅｘｉｆ（Exchangeable Image File Format）等に代表される各種の汎用画像フォーマットへの変換を行い、画像搬送部３１や通信手段（出力）３３に出力する。

なお、フィルムスキャンデータ処理部７０１、反射原稿スキャンデータ処理部７０２、画像データ書式解読処理部７０３、画像調整処理部７０４、ＣＲＴ固有処理部７０５、プリンタ固有処理部７０６及び７０７、画像データ書式作成処理部７０８という区分は、本実施の形態の画像処理部７０の機能の理解を助ける為に設けた区分であり、必ずしも物理的に独立したデバイスとして実現される必要はなく、例えば、単一のＣＰＵにおけるソフトウエア処理の種類の区分として実現されてもよい。また、本実施の形態における画像記録装置１は、上述の内容に限定されるものではなく、デジタルフォトプリンタ、プリンタドライバ、各種の画像処理ソフトのプラグイン等、種種の形態に適用することができる。

次に、図１２の画像調整処理部７０４において実行される処理について、実施例１及び実施例２を挙げて説明する。以下の実施例１及び実施例２では、画像サイズが減少する多重解像度変換として、双直交ウェーブレット変換が適用された場合を示す。

図１３は、実施例１における画像調整処理部７０４の内部処理に係るシステムブロック図である。本実施例１では、レベル１に双直交ウェーブレット変換を用い、レベル２とレベル３に二項ウェーブレット変換を用い、双直交ウェーブレット変換及び二項ウェーブレット変換で得られた高周波帯域成分の画像信号の信号強度の標準偏差から、信号強度を抑制する処理を行う場合を示している。画像処理対象となる画像信号がカラー画像信号である場合は、予めそのカラー画像信号は、ＲＧＢ信号から輝度信号及び色差信号に分解される（図示略）。

なお、本実施例１の双直交ウェーブレット変換及び双直交ウェーブレット逆変換に用いられるフィルタのフィルタ係数は、表１に示すものを用いるものとする（Cohen, Daubechies, Feauveau 9-7）。表１及び図１３において、Ｏ_ＨＰＦ、Ｏ_ＬＰＦは、それぞれ、双直交ウェーブレット変換用のハイパスフィルタ、ローパスフィルタを示す。また、Ｏ_ＨＰＦ'、Ｏ_ＬＰＦ'は、それぞれ、双直交ウェーブレット逆変換用のハイパスフィルタ、ローパスフィルタを示す。

表１において、ｘ＝０のフィルタ係数は、現在処理している画素に対するフィルタ係数で、ｘ＝−１のフィルタ係数は、現在処理している画素の１つ前の画素のフィルタ係数で、ｘ＝＋１のフィルタ係数は、現在処理している画素の１つ後の画素に対するフィルタ係数である（以下同様）。

また、本実施例１の二項ウェーブレット変換及び二項ウェーブレット逆変換で用いられるフィルタの係数は、表２に示すものを用いるものとする。表２及び図１３において、Ｄ_ＨＰＦ１、Ｄ_ＬＰＦ１は、それぞれ、二項ウェーブレット変換用のハイパスフィルタ、ローパスフィルタを示す。また、Ｄ_ＨＰＦ'１、Ｄ_ＬＰＦ'１は、それぞれ、二項ウェーブレット逆変換用のハイパスフィルタ、ローパスフィルタを示す。

表２において、ｘ＝０のフィルタ係数は、現在処理している画素に対するフィルタ係数で、ｘ＝−１のフィルタ係数は、現在処理している画素の１つ前の画素のフィルタ係数で、ｘ＝＋１のフィルタ係数は、現在処理している画素の１つ後の画素に対するフィルタ係数である。

二項ウェーブレット変換においては、レベル毎にフィルタ係数が異なる。レベルｎのフィルタ係数は、レベル１のフィルタの各係数の間に２^n-1−１個のゼロを挿入したものが用いられる。

また二項ウェーブレット変換のレベルｉに応じて定められる補正係数γ_iは、下記の表３で示される。

入力信号Ｓ₀を輝度信号とし、Ｓ₀に対し上記の双直交ウェーブレットフィルターを用い、レベル１の高周波帯域成分信号Ｗｄ₁、Ｗｖ₁、Ｗｈ₁と、低周波帯域成分信号Ｓ₁が得られる。その後、Ｓ₁に対して上記の二項ウェーブレットフィルターを用いて、レベル２の高周波帯域成分信号Ｗｘ₂、Ｗｙ₂と、低周波帯域成分信号Ｓ₂が得られる。同様に、Ｓ₂からレベル３の高周波帯域成分信号Ｗｘ₃、Ｗｙ₃と、低周波帯域成分信号Ｓ₃が得られる。その後、各高周波帯域成分信号の信号強度の標準偏差が計算され、その計算された標準偏差に基づいて、信号強度を抑制するための基準となる閾値が決定される。そして、閾値以下の信号強度を有する画素に対して抑制処理が行われる。その後、ウェーブレット逆変換が行われ、処理済みの輝度信号Ｓ₀'が得られる。同様の処理を色差信号に行ってもよい。その後、処理済みの輝度信号と処理済みの色差信号はＲＧＢ信号に変換され（図示略）、処理済みのカラー画像信号が得られる。

例えば、ＩＳＯ８００、３５ｍｍサイズのカメラで撮影された画像を、６１pixel／ｍｍの解像度で読み取った場合、読み取られた画像に対して、レベル１の閾値を信号強度の標準偏差σ×０．７とし、レベル２の閾値を信号強度の標準偏差σ×１．１とし、レベル３の閾値を信号強度の標準偏差σ×０．７として、閾値以下の信号強度を有する画素の信号強度を０に変換する処理を行い、閾値より大きい信号強度を有する画素の信号に対しては何もしないようにする。そして、画像処理後の画像を、３００ｄｐｉの出力解像度で銀塩印画紙に２Ｌ版サイズで出力して画像を観察する。

実施例１の画像記録装置１によれば、読み取られた画像信号に対して画像サイズが減少する多重解像度変換である双直交ウェーブレット変換を施し、その後二項ウェーブレット変換を施し、当該多重解像度変換及び二項ウェーブレット変換により得られた高周波帯域成分の画像信号に対して画像処理を行うようにしたことにより、画像劣化を引き起こすことがなく、処理負荷を低減させることができる。

また、高周波帯域成分の画像信号のうち、高周波帯域成分の信号強度の標準偏差σから決定される閾値以下の画素に対して信号強度を抑制する処理（例えば、信号強度を０にする処理）を行い、他の画素に対しては何も行わないようにしたことにより、粒状ノイズを更に好ましく除去することが可能となるとともに、アーティファクトを発生させることがなく、違和感のない自然な画像を得ることができる。

更に、画像信号の読み取り解像度に基づいて、画像サイズが減少する多重解像度変換（例えば、双直交ウェーブレット変換）から二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定することにより、画像を劣化させることなく、最も効率的に処理負荷を低減させることができる。

なお、レベル３まで全て二項ウェーブレット変換を行い、閾値を上述のようにして画像処理を行った場合に得られる画像は、画像処理によるアーティファクトやノッペリ感等の悪影響がほとんどない上に、モトル状の粒状ノイズがほとんどないが、レベル１に双直交ウェーブレット変換を用いた場合の方が、はるかに高速に処理することができる。

図１４は、実施例２における画像調整処理部７０４の内部処理に係るシステムブロック図である。本実施例２では、レベル１に双直交ウェーブレット変換を用い、レベル１の高周波帯域成分信号の信号強度の標準偏差から信号強度を抑制し、レベル２とレベル３には二項ウェーブレット変換を行い、レベル２の高周波帯域成分信号が、レベル３の高周波帯域成分信号との比較から抑制される場合を示す。本実施例２においても、双直交ウェーブレット変換及び双直交ウェーブレット逆変換に用いられるフィルタのフィルタ係数は、表１に示すものを用い、二項ウェーブレット変換及び二項ウェーブレット逆変換で用いられるフィルタの係数は、表２に示すものを用いるものとする。

本実施例２では、レベル３の二項ウェーブレット変換から得られる高周波帯域成分Ｗｘ₃、Ｗｙ₃には抑制処理を施していないが、実施例１と同様に、信号強度の標準偏差を用いて抑制処理を行ってもよい。また、実施例１と同様に、画像信号がカラー信号である場合には、予めカラー画像信号をＲＧＢ信号から輝度信号と色差信号に分解してから処理を行うようにする。

レベル２の高周波帯域成分信号Ｗｘ₂、Ｗｙ₂と、レベル３の高周波帯域成分信号Ｗｘ₃、Ｗｙ₃とを比較する方法としては、対応する画素の（レベル３の高周波帯域成分の信号強度）／（レベル２の高周波帯域成分の信号強度）を計算し、例えば、この値が０．８５以下となった場合に、その画素のレベル２の高周波帯域成分の信号強度を０とする方法を用いることができる。

以上のように、実施例２の画像記録装置１によれば、実施例１の場合と同様に、画像処理によるアーティファクトやノッペリ感等の悪影響がほとんどなく、モトル状の粒状ノイズがほとんどない画像を得ることができ、かつ非常に高速で処理することが可能になる。

なお、本実施の形態における記述内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る多重解像度変換において用いられるウェーブレット関数を示す図である。 １レベルのウェーブレット変換のフィルタ処理を示すシステムブロック図である。 ２次元信号における１レベルのウェーブレット変換のフィルタ処理を示すシステムブロック図である。 入力信号Ｓ₀が、３レベルのウェーブレット変換により信号分解される過程を示す模式図である。 ウェーブレット逆変換のフィルタ処理により、分解前の信号を再構成する方法を示すシステムブロック図である。 入力信号Ｓ₀の波形と、ウェーブレット変換により得られる各レベルの補正済高周波帯域成分Ｗ・γの波形を示す図である。 ２次元信号における１レベルの二項ウェーブレット変換のフィルタ処理を示すシステムブロック図である。 ２次元信号における１レベルの二項ウェーブレット逆変換のフィルタ処理を示すシステムブロック図である。 入力信号Ｓ₀に対する二項ウェーブレット変換から、画像処理が施された信号Ｓ₀'を得るまでの処理を示すシステムブロック図である。 本実施の形態における画像記録装置１の外観構成を示す斜視図である。 画像記録装置１の内部構成を示すブロック図である。 図１１の画像処理部７０の機能的構成を示すブロック図である。 実施例１における画像調整処理部７０４の内部処理に係るシステムブロック図である。 実施例２における画像調整処理部７０４の内部処理に係るシステムブロック図である。

符号の説明

１ 画像記録装置
４ 露光処理部（画像記録部）
５ プリント作成部（画像記録部）
７ 制御部
８ ＣＲＴ
９ フィルムスキャナ部（画像信号読取部）
１０ 反射原稿入力装置（画像信号読取部）
１１ 操作部
１２ 情報入力手段
１４ 画像読込部（画像信号読取部）
１５ 画像書込部（画像記録部）
３０ 画像転送手段
３１ 画像搬送部
３２ 通信手段（入力）
３３ 通信手段（出力）
３４ 外部プリンタ
７０ 画像処理部（画像処理装置）
７０１ フィルムスキャンデータ処理部
７０２ 反射原稿スキャンデータ処理部
７０３ 画像データ書式解読処理部
７０４ 画像調整処理部（第１の変換部、第２の変換部、レベル決定部）
７０５ ＣＲＴ固有処理部
７０６、７０７ プリント固有処理部
７０８ 画像データ書式作成処理部
７１ データ蓄積手段

Claims (28)

1. 記録媒体に記録された画像信号を読み取る読取工程と、
   前記読取工程において読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換工程と、
   前記第１の変換工程において多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換工程と、
   前記第２の変換工程において二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理工程と、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記第１の画像処理工程において、前記第２の変換工程で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理が行われることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記第１の画像処理工程において、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理が行われることを特徴とする請求項２に記載の画像処理方法。
4. 前記第１の変換工程で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理工程を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理方法。
5. 前記第２の画像処理工程において、前記第１の変換工程で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理が行われることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
6. 前記第２の画像処理工程において、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理が行われることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 前記読取工程における画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定する決定工程を含み、
   前記第１の変換工程において、前記決定工程において決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換が行われ、
   前記第２の変換工程において、前記決定工程において決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換が行われることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の画像処理方法。
8. 記録媒体に記録された画像信号を読み取る画像信号読取部と、
   前記画像信号読取部により読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換部と、
   前記第１の変換部により多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換部と、
   前記第２の変換部により二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
9. 前記第１の画像処理部は、前記第２の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記第１の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記第１の変換部で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理部を備えることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の画像処理装置。
12. 前記第２の画像処理部は、前記第１の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 前記第２の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 前記画像信号読取部による画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するレベル決定部を備え、
    前記第１の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換を行い、
    前記第２の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換を行うことを特徴とする請求項８〜１３の何れか一項に記載の画像処理装置。
15. 画像処理を実行するためのコンピュータに、
    記録媒体に記録された画像信号を読み取る画像信号読取機能と、
    前記画像信号読取機能により読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換機能と、
    前記第１の変換機能により多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換機能と、
    前記第２の変換機能により二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理機能と、
    を実現させるための画像処理プログラム。
16. 前記第１の画像処理機能を実現させる際に、前記第２の変換機能で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理プログラム。
17. 前記第１の画像処理機能を実現させる際に、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴とする請求項１６に記載の画像処理プログラム。
18. 前記第１の変換機能で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理機能を実現させることを特徴とする請求項１５〜１７の何れか一項に記載の画像処理プログラム。
19. 前記第２の画像処理機能を実現させる際に、前記第１の変換機能で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理プログラム。
20. 前記第２の画像処理機能を実現させる際に、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴とする請求項１９に記載の画像処理プログラム。
21. 前記画像信号読取機能による画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するレベル決定機能を実現させ、
    前記第１の変換機能を実現させる際に、前記レベル決定機能により決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換を行い、
    前記第２の変換機能を実現させる際に、前記レベル決定機能により決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換を行うことを特徴とする請求項１５〜２０の何れか一項に記載の画像処理プログラム。
22. 記録媒体に記録された画像信号を読み取る画像信号読取部と、
    前記画像信号読取部により読み取られた画像信号に対し、画像サイズが減少する方式の多重解像度変換を少なくとも１レベル施す第１の変換部と、
    前記第１の変換部により多重解像度変換が施された画像信号のうち、低周波帯域成分の画像信号に対し、少なくとも１レベルの二項ウェーブレット変換を施す第２の変換部と、
    前記第２の変換部により二項ウェーブレット変換が施された画像信号に対して所定の画像処理を行う第１の画像処理部と、
    前記第１の画像処理部により画像処理が行われた画像信号を出力して出力媒体に画像を記録する画像記録部と、
    を備えることを特徴とする画像記録装置。
23. 前記第１の画像処理部は、前記第２の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴とする請求項２２に記載の画像記録装置。
24. 前記第１の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴とする請求項２３に記載の画像記録装置。
25. 前記第１の変換部で得られた画像信号に対して所定の画像処理を行う第２の画像処理部を備え、
    前記画像記録部は、前記第２の画像処理部により画像処理が行われた画像信号を更に出力して出力媒体に画像を記録することを特徴とする請求項２２〜２４の何れか一項に記載の画像記録装置。
26. 前記第２の画像処理部は、前記第１の変換部で得られた画像信号のうち、高周波帯域成分の画像信号に対して前記所定の画像処理を行うことを特徴とする請求項２５に記載の画像記録装置。
27. 前記第２の画像処理部は、前記高周波帯域成分の画像信号のうち、信号強度に関して予め設定された条件を満たす画素に対して、信号強度を抑制する処理を行うことを特徴とする請求項２６に記載の画像記録装置。
28. 前記画像信号読取部による画像信号の読み取り解像度に基づいて、前記多重解像度変換から前記二項ウェーブレット変換に切り替えるレベルを決定するレベル決定部を備え、
    前記第１の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記多重解像度変換を行い、
    前記第２の変換部は、前記レベル決定部により決定された切り替えのレベルに従って前記二項ウェーブレット変換を行うことを特徴とする請求項２２〜２７の何れか一項に記載の画像記録装置。

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