JP2004524630A

JP2004524630A - 適応コンボリューション・フィルタを使用する画像処理用の方法および装置

Info

Publication number: JP2004524630A
Application number: JP2002578248A
Authority: JP
Inventors: ショウ、ロドニー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2004-08-12
Also published as: WO2002080101A1; US20030016371A1; EP1374172A1; US6728415B2

Abstract

【課題】適応コンボリューション・フィルタを使用して画像を空間フィルタリングする方法を開示する。
【解決手段】適応コンボリューション・フィルタは２つの主要な性質を持つ。第１に、コンボリューション・フィルタのサイズが、フィルタリング中の画像の解像度密度に適応することである。第２に、出力解像度に依存する適応値に依存してフィルタの値が動的に変化することである。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル画像の処理技術分野に関する。本発明は、特にデジタル印刷と写真を視覚的に向上させるための画像フィルタリング技法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号、特に２次元（２Ｄ）画像を表す信号の処理およびフィルタリングのための、多くの技法が存在する。デジタル化されコンピュータ化される２Ｄ画像が増加するにしたがって、以前に比べて更に多くの様々なフィルタリング技法を適用することが容易になっている。デジタル化された画像は、通常画素の配列（通常、長方形であるが必ずしも長方形ではない）で表され、各画素はデジタル値で表され、デジタル画像の最小単位を表す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
空間フィルタリングは、空間領域での画像のフィルタリングである。すなわち、空間フィルタリングでは、画像の各画素の値が近傍の画素との関係により修正される。通常、空間フィルタリングは、雑音を除去し、画像を向上させ、なんらかの視覚的により魅力的な形態に画像を操作し、またこれらを任意に組み合わせて実行するのに使用される。たとえば、ローパスフィルタを画像に適用すると、雑音などのより細かい細部を除去することで画像が平滑化されるが、画像の細部も不鮮明になる。
【０００４】
一方、ハイパスフィルタは、高周波情報を保持し（「通過」させ）ながら、低空間周波数を除去する。この特性により、エッジやその他の明瞭な境界が強調される。人間の視覚による認知を考慮しているため、強調された高周波成分を持つ画像は、強調された高周波成分を持たない画像よりもはっきり見える。以下は、３×３（保存的な）カーネルの通常のハイパスフィルタである。
【表２】

【０００５】
フィルタは、３×３のサイズには限らない。カーネルの各成分の値は、異なる値とすることができ、それにより様々なフィルタリングの効果を達成する。しかし、そのようなフィルタは長方形に構成されているため、フィルタリングしている画像の格子の性質、つまりデジタル的な性質を増幅する傾向がある。
【０００６】
さらに、この性質を有するフィルタは、画像のデジタル形態を表示するのに最適な自然の視覚尺度に対して、尺度（つまり強度）または空間範囲の点で必ずしも一致するものではない。
【０００７】
そのため、現行技術のこれらの欠点を克服し、表示時にデジタル画像を尺度と範囲の点で最適な表示特性に一致させる画像のフィルタリング技法および装置に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこの要求に対応する。本発明の一態様の画像処理方法は、適応コンボリューション・フィルタを使用して画像を空間的にフィルタリングすることを含む。
【０００９】
本発明の他の態様の画像処理装置は、プロセッサおよびプロセッサに接続されたストレージを備える。ストレージは、適応コンボリューション・フィルタを使用して画像をフィルタリングするためのプロセッサ用の命令を含む。
【００１０】
本発明のその他の態様と利点は、本発明の原理を例示により説明する添付図面と合わせて、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
説明のために図示したように、本発明は、適応可能な円形・対称・近似コンボリューションのフィルタを使用して画像を空間フィルタリングする、画像処理方法で実現される。コンボリューション・フィルタは、画像の基礎空間解像度(ドット数／インチ、つまりdpi)、出力解像密度（これもdpi）、またはその両方に適応するので、フィルタリングの程度を、それぞれの画像での必要に応じて最大限向上させるために制御することができる。本明細書では便宜上、「円形フィルタ」または「円形コンボリューション・フィルタ」という用語を、「円形・対称・近似フィルタ」の代わりに、同一の意味を持つ用語として使用する。
【００１２】
出力間隔に適応するコンボリューション・フィルタ
以下の表３は、５×５のフィルタとして以下に示されている適応コンボリューション・フィルタの一実施形態を示す。
【表３】

【００１３】
ここで、Ｃは１０１に適応値（簡単にするためにここではＸで示す）を加えた値であり、Ａは（Ｃ−１）／１００である。
【００１４】
ただしこの例では、このコンボリューション・フィルタは、いかなる値Ｘに対しても保存（合計が1に）される。画像に固有の値Ｘは、任意の正の値であることができる。またＸは、フィルタ適用時の画像の先鋭化の要求に加えて、出力装置に画像が印刷または表示されるはずの密度（「出力密度」つまり「出力間隔」）によって決めることができる。たとえば、300dpiで印刷するにあたり、適応値は通常１０から４０またはそれ以上の範囲とすることができる。以下の表４は、画像の先鋭化に通常使用可能な適応値を示す。
【表４】

【００１５】
たとえば、画像が150dpiで印刷される場合は、適応値160を中程度フィルタリングの効果のために使用し、以下の表５は、適応値が160の場合の表１のフィルタを示している。
【表５】

【００１６】
ここでC=101+160、A=C/100とすると、以下の表６に示した値となる。
【表６】

【００１７】
一実施形態では、適応コンボリューション・フィルタの値の合計は１になる。しかし、本発明を実施するには合計が１になる必要はなく、一般的に画像を明るくしたり暗くしたりすることを伴うなどの特別な目的に対しては、合計が１にはならない値を使用することができる。たとえば、表１に示したフィルタと同様の、Ｃ＝１０１＋ＸではなくＣ＝１００＋Ｘの５×５のフィルタを使用することができる。この場合、フィルタの値の合計がゼロになる。このようなフィルタは、基礎となる画像構造が有効に画像の輪郭を形成していることを診断するために使用することができる。
【００１８】
解像度密度に適応するコンボリューション・フィルタ
適応コンボリューション・フィルタは、他の態様でも適応可能とすることができる。つまり、コンボリューション・フィルタの大きさと値は、画像の基礎空間解像度（「解像度間隔」）に適応する。これは、出力間隔とは独立している。解像度間隔は、画像を印刷したり表示したりするはずの解像度間隔である。
【００１９】
たとえば、前述の表３または表６に示したフィルタは、300dpiの画像に対して使用可能である。解像度密度が600dpiの別の第２の画像については、７×７のフィルタが使用可能である。表７は、600dpiの画像の処理に使用可能な７×７のフィルタを示している。
【表７】

【００２０】
ここで、Ｘは適応値であり、Ｃ＝４０１＋４Ｘ、Ａ＝（Ｃ−１）／４００である。ただし、この例ではフィルタはすべてのＸの値に対して保存される。
【００２１】
さらに高い解像度間隔を有する画像をフィルタリングするにあたり、さらに大きな適応コンボリューション・フィルタを使用することができる。たとえば、1200dpi画像については、９×９の適応フィルタまたはさらに大きなフィルタを使用することができる。
【００２２】
その代わりに、適応コンボリューション・フィルタを適用するために、画像の解像度間隔を変更（増大または減少）することもできる。たとえば、表１の５×５のフィルタを適用するために1200dpiの画像を300dpiの画像に変更することができる。逆に、表１の５×５のフィルタを適用するために150dpiの画像を300dpiの画像に変更することもできる。デジタル化された画像の解像度間隔を変更するための標準的な外挿または内挿技法は当該技術分野で知られている。
【００２３】
適応コンボリューション・フィルタを実施するコンピュータ
図１を参照すると、本発明の一実施形態を実施する計算装置１０を示している。装置１０は、たとえばストレージ１４に接続された中央処理装置などのプロセッサ１２を備える。ストレージ１４は、画像ファイル１６、プロセッサ１２用の命令１８、またはその両方を備える。命令１８は、前述の適応コンボリューション・フィルタのフィルタリング技法と性質のすべての態様を含むがそれらには限定されない適応コンボリューション・フィルタ使用して画像１４をフィルタリングするためのプロセッサ１２への命令を含む。
【００２４】
プロセッサ１２とストレージ１４は、システムバス２０を介して互いに接続することができる。モニタ２４、プリンタ２４、またはその両方などの出力装置をシステムバス２０を介してシステム１０に接続することができる。これらの出力装置２２と２４の性能により、プロセッサ１２によりフィルタリングされた画像１４の表示密度が決定される。
【００２５】
前述のように、本発明は新規であり、現行技術に勝る利点を提供することは明らかであろう。本発明の特定の実施形態について以上で説明し図示したが、本発明は、そのような説明し図示した部分の特定の形態や配置には限定されない。たとえば、他の大きさの適応コンボリューション・フィルタを使用して同様の結果を達成することができる。本発明は、添付の特許請求の範囲により限定される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を実施するのに使用される計算装置の概略図。
【符号の説明】
【００２７】
１０画像処理装置
１２プロセッサ
１４ストレージ
１８命令

Claims

適応コンボリューション・フィルタを使用して画像を空間フィルタリングすることを含む画像処理方法。
前記適応コンボリューション・フィルタは前記画像の解像度間隔に適応する請求項１に記載の方法。
前記適応コンボリューション・フィルタは前記画像の出力間隔に適応する請求項２に記載の方法。
前記適応コンボリューション・フィルタは５×５の円形コンボリューション・フィルタである請求項２に記載の方法。
前記５×５の円形コンボリューション・フィルタは３００ドット／インチ（dpi）の画像をフィルタリングする請求項４に記載の方法。
前記５×５の円形コンボリューション・フィルタは、

の値を持ち、Ｃは１０１に適応値を加えた値であり、Ａは(C-1)/100である請求項５に記載の方法。
前記適応コンボリューション・フィルタは前記画像の出力間隔に適応する請求項６に記載の方法。
前記適応値は１以上４０以下の範囲内にある請求項７に記載の方法。
プロセッサと、
前記プロセッサに結合され、適応コンボリューション・フィルタを使用して画像をフィルタリングするための前記プロセッサへの命令を含むストレージと、
を備える画像処理装置。
前記適応コンボリューション・フィルタは前記画像の解像度間隔に適応する請求項９に記載の画像処理装置。
前記適応コンボリューション・フィルタは前記画像の出力間隔に適応する請求項１０に記載の画像処理装置。
前記ストレージは、前記適応コンボリューション・フィルタの適用のために前記画像の解像度間隔を変更するための前記プロセッサへの命令をさらに格納する請求項１０に記載の画像処理装置。
前記適応コンボリューション・フィルタは５×５の円形コンボリューション・フィルタである請求項１２に記載の画像処理装置。
前記適応コンボリューション・フィルタは前記画像の出力間隔に適応する請求項９に記載の画像処理装置。