JP2006033520A - Image processor, image output device, image processing method, program, and recording medium - Google Patents

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浩 宇田川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that confirmation of contents is difficult, since the reproduction of a delicate part of shade variance becomes weak in a case of an image which has margin in the upper and lower sides of a gradation expression zone. <P>SOLUTION: An image processor is proposed, which comprises (a) a representative value detecting part which obtains a high-luminance representative value and a low-luminance representative value for an input image, (b) a tone width calculation part which calculates the gradation width of the input image, by subtracting the low-luminance representative value from the high-luminance representative value, (c) an amplification rate calculation part which obtains the required amplification rate for amplifying the tone width of the input picture to a permitted tone width, by performing division operation the maximum value of the permitted tone width by the tone width of the input picture, and (d) a tone amplifying part which amplifies the luminance value of each pixel constituting the input image, based on the amplification ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

発明の一つの形態は、入力画像の階調幅を増幅する機能を搭載する画像処理装置に関する。また、発明の一つの形態は、この画像処理装置を搭載する画像出力装置に関する。
また、発明の他の形態は、同機能を実現する画像処理方法、プログラム及び記録媒体に関する。
One embodiment of the present invention relates to an image processing apparatus equipped with a function of amplifying the gradation width of an input image. One embodiment of the present invention relates to an image output apparatus equipped with the image processing apparatus.
Another embodiment of the present invention relates to an image processing method, a program, and a recording medium that realize the same function.

現在、医療現場では、医療情報の電子化が進んでいる。これに伴い、電子撮影装置で撮影された医療診断用画像を、撮影後すぐに観察できる環境が整いつつある。
医療診断用画像には、例えばX線撮影画像、MR画像その他がある。また、医療診断用画像の出力装置には、例えばモニタと印刷装置がある。印刷装置としては、ランニングコストの観点からインクジェット方式が注目されている。
インクジェット方式の利点は、現像が不要であること、印刷結果が得られるまでの時間が短いこと、費用が安いこと等が挙げられる。その一方で、紙媒体に液体インクを吐出する宿命として、最高濃度値の限界が銀塩フィルムに比べて低いことが挙げられる。結果的に、階調再現のダイナミックレンジが狭くなり、微妙な階調変化での表現力がやや劣るとの問題が指摘されている。
特開2004−048185号公報
At present, medical information is being digitized in the medical field. Along with this, an environment in which medical diagnostic images photographed by an electronic photographing apparatus can be observed immediately after photographing is being prepared.
Examples of medical diagnostic images include X-ray images and MR images. Examples of the medical diagnostic image output device include a monitor and a printing device. As a printing apparatus, an inkjet method has attracted attention from the viewpoint of running cost.
Advantages of the inkjet method include that development is unnecessary, a short time until a printing result is obtained, and low cost. On the other hand, the fate of discharging liquid ink onto a paper medium is that the limit of the maximum density value is lower than that of a silver salt film. As a result, it has been pointed out that the dynamic range of gradation reproduction is narrowed, and the expressive power with subtle gradation changes is somewhat inferior.
JP 2004-048185 A

ところで、印刷対象とする画像は様々であり、撮影時の段階からコントラスト(明暗比)の弱いものもあれば、撮影時の段階でのコントラスト(明暗比)は正常であるが極端な高輝度部や低輝度部を含まず階調表現域の上下に余裕をもっている画像もある。
このような画像は当然ながら印刷結果で再現されるコントラストも弱いものとなり、濃淡が微妙に変化する部分における判断を難しくしがちである。
なお、これら再現上の問題は、医療診断用画像に限らず起こり得る。また、印刷時に限らず画面表示時にも起こり得る。
By the way, there are various images to be printed, and some images have a low contrast (light / dark ratio) from the stage of shooting. There are also images that do not include low-luminance parts and have a margin above and below the gradation representation area.
Such an image naturally has a weak contrast reproduced as a result of printing, and it tends to be difficult to make a judgment in a portion where the shading slightly changes.
Note that these reproduction problems are not limited to medical diagnostic images. Moreover, it may occur not only during printing but also during screen display.

本発明者は、以上の技術的課題に着目し、以下の技術手法を提案する。
すなわち、画像処理装置として、(a)入力画像について、高輝度代表値と低輝度代表値を求める代表値検出部と、(b)高輝度代表値から低輝度代表値を減算し、入力画像が有する階調幅を算出する階調幅算出部と、(c)許容階調幅を入力画像の階調幅で除算演算し、入力画像の階調幅を許容階調幅まで増幅するのに必要な増幅率を求める増幅率演算部と、(d)入力画像を構成する各画素の輝度値を、増幅率に基づき増幅する階調増幅部とを有するものを提案する。
The inventor pays attention to the above technical problem and proposes the following technical technique.
That is, as an image processing apparatus, (a) a representative value detection unit that obtains a high luminance representative value and a low luminance representative value for an input image, and (b) a low luminance representative value is subtracted from the high luminance representative value, A gradation width calculation unit that calculates a gradation width, and (c) amplification that calculates an amplification factor necessary for amplifying the gradation width of the input image to the allowable gradation width by dividing the allowable gradation width by the gradation width of the input image. The present invention proposes a rate calculation unit and (d) a gradation amplification unit that amplifies the luminance value of each pixel constituting the input image based on the amplification factor.

なお、前述の画像処理装置は、入力画像から高域成分を除去する低域通過フィルタを有し、低域通過フィルタを通過した入力画像を代表値検出部に入力するものが望ましい。すなわち、代表値検出部の入力には、低域通過フィルタを用いて入力画像から高域成分を除去したものを与えるのが望ましい。
低域通過フィルタの通過により、入力画像中のノイズ成分その他の突発的な変動成分が除去される。結果的に、代表値検出部は、画像本来の最高輝度値に近い値を高輝度代表値として与えることができる。また、代表値検出部は、画像本来の最低輝度値に近い値を低輝度代表値として与えることができる。
The image processing apparatus described above preferably has a low-pass filter that removes high-frequency components from the input image, and inputs the input image that has passed through the low-pass filter to the representative value detection unit. That is, it is desirable that the input of the representative value detection unit is obtained by removing a high-frequency component from the input image using a low-pass filter.
By passing through the low-pass filter, noise components and other sudden fluctuation components in the input image are removed. As a result, the representative value detection unit can give a value close to the original maximum luminance value of the image as the high luminance representative value. Further, the representative value detection unit can give a value close to the original minimum luminance value of the image as the low luminance representative value.

また、前述の画像処理装置は、入力画像の画面全体について、各輝度値の度数分布を測定する度数分布測定部を有し、その代表値検出部が、各輝度値について測定された度数分布のうち代表値検出用しきい値を越える輝度値の中で最も大きい輝度値を高輝度代表値とし、最も小さい輝度値を低輝度代表値とするものが望ましい。
しきい値以上の度数分布が現れる輝度値のうちの最大値と最小値を代表値とすることにより、入力画像中のノイズ成分その他の突発的な変動成分が除去される。結果的に、代表値検出部は、画像本来の最高輝度値に近い値を高輝度代表値として与えることができる。また、代表値検出部は、画像本来の最低輝度値に近い値を低輝度代表値として与えることができる。
なお、代表値検出用しきい値は、度数分布の測定時に使用するサンプル数に基づいて設定するのが望ましい。しきい値をサンプル数に依存させることで、相対的にしきい値を定めることができる。例えば、全サンプル数を輝度値で除算して平均値を求め、その平均値の数%をしきい値に設定するのが望ましい。
Further, the above-described image processing apparatus has a frequency distribution measurement unit that measures the frequency distribution of each luminance value for the entire screen of the input image, and the representative value detection unit of the frequency distribution measured for each luminance value. Of the luminance values exceeding the representative value detection threshold, it is desirable that the largest luminance value be the high luminance representative value and the smallest luminance value be the low luminance representative value.
By using the maximum value and the minimum value of the luminance values in which the frequency distribution above the threshold appears as a representative value, noise components and other sudden fluctuation components in the input image are removed. As a result, the representative value detection unit can give a value close to the original maximum luminance value of the image as the high luminance representative value. Further, the representative value detection unit can give a value close to the original minimum luminance value of the image as the low luminance representative value.
The representative value detection threshold is preferably set based on the number of samples used when measuring the frequency distribution. By making the threshold value depend on the number of samples, the threshold value can be relatively determined. For example, it is desirable to divide the total number of samples by the luminance value to obtain an average value, and set several percent of the average value as the threshold value.

また、前述の画像処理装置では、増幅率演算部が、算出された増幅率を許容される増幅率の最大値と比較し、算出された増幅率が最大値を越えない場合、算出された増幅率を階調増幅部に与え、算出された増幅率が最大値を越える場合、当該最大値を増幅率として階調増幅部に与えることが望ましい。
演算される増幅率に上限を定めることで、階調増幅後の画像が意味不明になるのを回避することができる。
また、前述の画像処理装置では、階調増幅部が増幅率に応じて作成された階調値変換テーブルを用い、入力画像の階調幅を増幅するのが望ましい。予め増幅率に応じて作成された入出力関係をテーブルに記録しておくことで、増幅率の変換処理に要する負荷を低減できる。
なお、画像処理装置は、画像情報を出力する画像出力装置を含むものとする。また、画像処理装置は、画像処理方法、プログラム、記録媒体としても実現できる。
Further, in the above-described image processing apparatus, the amplification factor calculation unit compares the calculated amplification factor with the maximum value of the allowable amplification factor, and when the calculated amplification factor does not exceed the maximum value, the calculated amplification factor is calculated. If the calculated amplification factor exceeds the maximum value, it is desirable to give the maximum value to the gradation amplification unit as the amplification factor.
By setting an upper limit on the calculated amplification factor, it is possible to avoid the meaning of the image after gradation amplification being unclear.
In the above-described image processing apparatus, it is desirable that the gradation amplifying unit amplifies the gradation width of the input image using a gradation value conversion table created according to the amplification factor. By recording the input / output relationship created in advance according to the amplification factor in a table, the load required for the amplification factor conversion process can be reduced.
Note that the image processing apparatus includes an image output apparatus that outputs image information. The image processing apparatus can also be realized as an image processing method, a program, and a recording medium.

発明に係る技術手法の採用により、原画像のコントラストに応じた強度で、出力画像のコントラストを増幅できる。結果として、原画像の階調を損なうことなく強調でき、出力画像の観察を容易にできる。   By employing the technical method according to the invention, the contrast of the output image can be amplified with the intensity corresponding to the contrast of the original image. As a result, the original image can be emphasized without impairing the gradation, and the output image can be easily observed.

以下、発明に係る技術手法を採用する画像処理装置の実施形態例を説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
Embodiments of an image processing apparatus that employs a technical technique according to the invention will be described below.
In addition, the well-known or well-known technique of the said technical field is applied to the part which is not illustrated or described in particular in this specification. The embodiment described below is one embodiment of the present invention and is not limited thereto.

(A)対象画像
例えば、医療診断用画像の場合、写真画像と違い、極端な高輝度や低輝度が含まれていないことが多い。このように、再現可能な階調幅に対して余裕をもって収まっている画像を、本実施例では処理対象とする。
これらの画像は、固有の階調表現域(最低輝度値から最高輝度値までの幅。階調幅ともいう。)を伸張すれば、階調の僅かな変化も同時に増幅される。結果的に、細部における輪郭がより明確になる可能性をもっている。
(A) Target image For example, in the case of an image for medical diagnosis, unlike a photographic image, extreme high luminance and low luminance are often not included. In this way, an image that has a margin with respect to the reproducible gradation width is set as a processing target in this embodiment.
If these images are expanded in their own gradation representation range (width from the lowest luminance value to the highest luminance value, also referred to as gradation width), a slight change in gradation is simultaneously amplified. As a result, the contours in the details have the potential to become clearer.

図1は、階調増幅前の画像例である。すなわち、階調表現域が再現可能な階調幅に対して余裕がある場合の画像例である。図2は、同一画像を階調増幅した後の画像例である。階調表現域の伸張により、例えばグラスの凹凸部分、ケーキの断面部分、ナプキンの皺、草花の輪郭が明確になっていることが分かる。
しかし、階調表現域の伸張処理の自動化には、画像のもつ特徴に応じて伸張量を最適化する必要がある。すなわち、階調の増幅率の加減を制御する機能が必要となる。より具体的には、入力画像の特徴を変数として定量化することが不可欠である。
FIG. 1 is an example of an image before gradation amplification. In other words, this is an example of an image in the case where there is a margin with respect to the gradation width that can reproduce the gradation expression area. FIG. 2 is an example of an image after gradation amplification of the same image. It can be seen that, for example, the uneven portions of the glass, the cross-sectional portion of the cake, the napkin folds, and the contours of the flowers are clarified by the extension of the gradation expression area.
However, in order to automate the process of expanding the gradation expression area, it is necessary to optimize the expansion amount according to the characteristics of the image. That is, a function for controlling the adjustment of the gradation gain is required. More specifically, it is essential to quantify the characteristics of the input image as variables.

(B)階調増幅率の制御
まず、入力画像が階調の全帯域をどれくらい占有しているのかを定量化する。すなわち、再現可能な許容階調幅Tmax に対する入力画像の階調幅tを定量化する。
階調幅tの値がTmax に近いほど再現域を有効に使っていることを意味する。すなわち、コントラストが高い画像であることを表す。逆に、階調幅tの値が小さいほど許容階調再現域に余裕があることを意味する。すなわち、コントラストが低い画像であることを意味する。
従って、階調幅tの値が許容階調幅Tmax より小さい画像は、白と黒の濃度を飽和させないという条件で、許容階調幅Tmax まで階調を増幅可能であることを意味する。
(B) Control of Gradation Amplification First, quantify how much the input image occupies the entire gradation band. That is, the gradation width t of the input image with respect to the reproducible allowable gradation width Tmax is quantified.
The closer the value of the gradation width t is to Tmax, the more effective the reproduction area is used. That is, it represents an image with high contrast. Conversely, the smaller the value of the gradation width t, the greater the allowable gradation reproduction area. That is, the image has a low contrast.
Therefore, an image whose gradation width t is smaller than the allowable gradation width Tmax means that the gradation can be amplified to the allowable gradation width Tmax under the condition that the density of white and black is not saturated.

図3に一例を示す。なお、図3(A)は、入力画面の全体を表している。図3(B)は、図3(A)に示すライン1の画像データ(輝度値)の変化を表している。
なお、図3(B)は、2つの細線が描かれている。上部ラインは、画像データが取り得る許容最高輝度値(255)を表し、下部ラインは、許容最低輝度値(0)を表している。この例における許容階調幅Tmax は“225”である。
図3(B)に示すように、ライン1に関する画像データの階調幅tは、許容階調幅Tmax に対して余裕がある。この場合、画像データの階調幅の増幅が可能である。
図3(C)は、ライン1の階調幅tをk倍して許容階調幅Tmax まで広げた状態を示している。
An example is shown in FIG. Note that FIG. 3A shows the entire input screen. FIG. 3B shows a change in the image data (luminance value) of line 1 shown in FIG.
In FIG. 3B, two thin lines are drawn. The upper line represents the allowable maximum luminance value (255) that the image data can take, and the lower line represents the allowable minimum luminance value (0). In this example, the allowable gradation width Tmax is “225”.
As shown in FIG. 3B, the gradation width t of the image data relating to the line 1 has a margin with respect to the allowable gradation width Tmax. In this case, the gradation width of the image data can be amplified.
FIG. 3C shows a state in which the gradation width t of line 1 is multiplied by k and expanded to the allowable gradation width Tmax.

かかる増幅を画面全体について自動的に実行するのが本明細書で目的とする技術である。
階調増幅に使用する増幅率kの値は、入力画像に含まれる高輝度代表値mと低輝度代表値nとの差t(階調幅t)に反比例の関係で制御するのが好適である。
本例の場合、この関係を、k=A×Tmax /tの式で与える。ただし、増幅後の階調幅が許容階調幅Tmax を越えてしまうと、階調増幅後に画像の階調が歪んでしまう。そこで、各変数として、t/Tmax
≦A≦1の条件式を満たすものを採用する。
ここで、Aは、階調増幅効果の調整係数である。A=t/Tmax のとき、増幅率kが1となって効果がゼロとなる。また、A=1.0 のとき、階調増幅効果が最大となる。
It is a technique aimed at in this specification to automatically execute such amplification for the entire screen.
The value of the amplification factor k used for gradation amplification is preferably controlled in an inversely proportional relationship with the difference t (gradation width t) between the high luminance representative value m and the low luminance representative value n included in the input image. .
In this example, this relationship is given by the equation k = A × Tmax / t. However, if the gradation width after amplification exceeds the allowable gradation width Tmax, the gradation of the image is distorted after gradation amplification. Therefore, as each variable, t / Tmax
Those satisfying the conditional expression of ≦ A ≦ 1 are adopted.
Here, A is an adjustment coefficient for the gradation amplification effect. When A = t / Tmax, the gain k becomes 1 and the effect becomes zero. When A = 1.0, the gradation amplification effect is maximized.

以上の条件式を満たせば、階調幅tの増幅による飽和(許容階調幅Tmax を越えること)を無くすことができる。
しかし、条件式を満たすだけでは、階調増幅によって画像が不自然になる可能性がある。例えば、全画面にグレーの雲が映し出されているような画像の場合である。
このような画像の場合、階調幅tは一般に狭く、増幅率kが非常に大きくなる。
If the above conditional expression is satisfied, saturation (beyond the allowable gradation width Tmax) due to amplification of the gradation width t can be eliminated.
However, if only the conditional expression is satisfied, the image may become unnatural due to the gradation amplification. For example, this is the case of an image in which gray clouds are projected on the entire screen.
In such an image, the gradation width t is generally narrow and the amplification factor k is very large.

従って、このような画像を前式で求められた増幅率kで増幅すると、わずかな階調変化が極端な階調段差となって表れてしまい、増幅後の結果が逆に不自然になるおそれがある。
そこで、本発明者は、かかる過剰増幅の防止のため、増幅率kに上限値Lgainを設定する。上限値Lgainは、1.0 より大きい値で様々なサンプル画像を用いて経験的に求める。この上限値Lgainは、観察者が事後的に変更可能であるのが望ましい。
Therefore, when such an image is amplified with the amplification factor k obtained by the above equation, a slight gradation change appears as an extreme gradation step, and the amplified result may be unnatural. There is.
Therefore, the inventor sets an upper limit value Lgain for the amplification factor k in order to prevent such over-amplification. The upper limit value Lgain is a value greater than 1.0 and is determined empirically using various sample images. It is desirable that the upper limit value Lgain can be changed later by the observer.

(C)高輝度代表値mと低輝度代表値nの検出方法
階調増幅の基本は、入力画像の全体について画像データ(輝度値)を検索し、その最大値と最小値を検出することである。
ただし、画素単位で輝度値の代表を検出する方法は、画像データに重畳するノイズ成分その他の突発的な変動値の影響を受ける可能性がある。突発的な変動値は、階調増幅に必要な最高輝度値と最低輝度値を必ずしも満足しない懸念がある。
(C) Method of detecting high luminance representative value m and low luminance representative value n The basis of gradation amplification is to search image data (luminance value) for the entire input image and detect its maximum and minimum values. is there.
However, the method of detecting the representative luminance value in pixel units may be affected by noise components and other sudden fluctuation values superimposed on the image data. There is a concern that the sudden variation value does not necessarily satisfy the maximum luminance value and the minimum luminance value necessary for the gradation amplification.

そこで、本発明者は、以下の2つの検出方法を提案する。
(a)低域通過フィルタを通過した入力画像を検出対象とする方法
代表値を正確に検出する方法の一つとして、入力画像に含まれる高域成分を除去した状態で最高輝度値と最小輝度値を検出する方法を説明する。
ここでは、検出方法の一例として、N行×N列の画素マトリックス内にある各画素の画素データを重み付け演算し、その処理結果の総和の平均値を画素マトリクスの中心画素のローパス出力値p(low) とする。
かかる演算により求められた全画素のうちの最大値を高輝度代表値mに、最小値を低輝度代表値nに設定する。
Therefore, the present inventor proposes the following two detection methods.
(A) A method for detecting an input image that has passed through a low-pass filter As one of methods for accurately detecting a representative value, a maximum luminance value and a minimum luminance with a high-frequency component included in the input image removed. A method for detecting the value will be described.
Here, as an example of the detection method, the pixel data of each pixel in the pixel matrix of N rows × N columns is weighted, and the average value of the sum of the processing results is calculated as the low-pass output value p ( low).
The maximum value of all the pixels obtained by such calculation is set to the high luminance representative value m, and the minimum value is set to the low luminance representative value n.

図4に、この検出処理の概念図を示す。図4は、3行x3列の画素マトリクスによる代表値の検出処理例を示す。
図4(A)は、入力画面の拡大図である。フィルタリング演算で使用する演算対象領域3を枠線で囲んで示している。なお、演算結果は、演算対象領域3の中心画素5に対応付ける。因みに、画素マトリクス内の各画素位置に対応する画素データをp1〜p9として表す。
FIG. 4 shows a conceptual diagram of this detection process. FIG. 4 shows an example of representative value detection processing using a pixel matrix of 3 rows × 3 columns.
FIG. 4A is an enlarged view of the input screen. A calculation target region 3 used in the filtering calculation is shown by being surrounded by a frame. The calculation result is associated with the central pixel 5 of the calculation target area 3. Incidentally, pixel data corresponding to each pixel position in the pixel matrix is expressed as p1 to p9.

図4(B)は、演算で使用する係数マトリクスである。係数f1〜f9を画素マトリクスの対応する画素データに乗算する。因みに、この実施例の場合、係数f1、f3、f7には、1/16を設定する。また、係数f2、f4、f6、f8には、1/8を設定する。また、マトリクスの中心に対応する係数f5には、1/4を設定する。すなわち、中心部に重み付ける。
この場合、画素マトリクスの中心画素のローパス出力値p5(low) は、次式で与えられる。
p5(low)=f1*p1+f2*p2+f3*p3+f4*p4+f5*p5+f6*p6+f7*p7+f8*p8+f9*p9
FIG. 4B is a coefficient matrix used in the calculation. The corresponding pixel data of the pixel matrix is multiplied by the coefficients f1 to f9. Incidentally, in this embodiment, 1/16 is set to the coefficients f1, f3, and f7. Moreover, 1/8 is set to the coefficients f2, f4, f6, and f8. Further, 1/4 is set to the coefficient f5 corresponding to the center of the matrix. In other words, the center portion is weighted.
In this case, the low pass output value p5 (low) of the center pixel of the pixel matrix is given by the following equation.
p5 (low) = f1 * p1 + f2 * p2 + f3 * p3 + f4 * p4 + f5 * p5 + f6 * p6 + f7 * p7 + f8 * p8 + f9 * p9

(b)度数分布に基づいて代表値を検出する方法
ここでは、度数分布に基づいて代表値を決定する方法を説明する。
すなわち、入力画像の画素データを輝度値別に分類し、輝度値別に出現回数の度数分布データを求める。度数分布データは、輝度値を最小値から最大値まで順番に並べ、各輝度値に出現回数を対応付けることで得られる。
図5に、度数分布データの一例を示す。図5は、横軸に輝度値を表し、縦軸に出現頻度を表した図である。輝度値の最小値は0(ゼロ)であり、最大値は255である。
判定処理は、分布データの最小値から順番に、各値に対応する出現回数としきい値Lthとの比較によって行う。図5において、しきい値Lthは、横軸に並行に延びる破線で示している。
(B) Method for Detecting Representative Value Based on Frequency Distribution Here, a method for determining a representative value based on the frequency distribution will be described.
That is, the pixel data of the input image is classified by luminance value, and frequency distribution data of the number of appearances is obtained for each luminance value. The frequency distribution data is obtained by arranging the luminance values in order from the minimum value to the maximum value and associating the number of appearances with each luminance value.
FIG. 5 shows an example of the frequency distribution data. FIG. 5 is a diagram in which the horizontal axis represents the luminance value and the vertical axis represents the appearance frequency. The minimum value of the luminance value is 0 (zero), and the maximum value is 255.
The determination process is performed by comparing the number of appearances corresponding to each value with the threshold value Lth in order from the minimum value of the distribution data. In FIG. 5, the threshold value Lth is indicated by a broken line extending in parallel with the horizontal axis.

代表値は、しきい値Lthを越える出現回数を与える輝度値のうちの最小値と最大値として与える。
すなわち、輝度値の最小値0(ゼロ)から大きい方へ順番に、出現回数としきい値Lthとを比較し、最初にしきい値Lthを越えた輝度値を低輝度代表値nに決定する。同様に、輝度値の最大値(255)から小さい方へ順番に、出現回数としきい値Lthとを比較し、最初にしきい値Lthを越えた輝度値を高輝度代表値mに決定する。図5の場合、しきい値Lthを越えた輝度値の位置を縦軸に並行に延びる破線で示している。
従って、出現回数がしきい値Lthを越えない範囲の輝度値は無視されたことになる。勿論、この範囲には、ノイズ成分だけでなく、画像本来の最小輝度値と最大輝度値が含まれる可能性がある。
しかし、しきい値Lthを適切な値に設定することで、画像の再現性に影響を与えないようにできる。
The representative value is given as the minimum value and the maximum value among the luminance values giving the number of appearances exceeding the threshold value Lth.
That is, the number of appearances is compared with the threshold value Lth in order from the smallest luminance value 0 (zero) to the larger one, and the luminance value that first exceeds the threshold value Lth is determined as the low luminance representative value n. Similarly, the number of appearances is compared with the threshold value Lth in order from the maximum luminance value (255) to the smaller value, and the luminance value exceeding the threshold value Lth is first determined as the high luminance representative value m. In the case of FIG. 5, the position of the luminance value exceeding the threshold value Lth is indicated by a broken line extending in parallel with the vertical axis.
Therefore, the luminance value in the range where the number of appearances does not exceed the threshold value Lth is ignored. Of course, this range may include not only the noise component but also the original minimum luminance value and maximum luminance value of the image.
However, by setting the threshold value Lth to an appropriate value, the image reproducibility can be prevented from being affected.

なお、しきい値Lthの与え方であるが、各画像に応じて適切な値を自動的に設定できることが望ましい。この実施例では、その一例として、度数分布データを作成する際に計数可能なサンプル数を用いた与え方を説明する。
まず、入力画像の全画素の計数により、度数分布データを構成する総サンプル数Nsampを求める。総サンプル数が求まると、この値を出現可能な輝度値の数(この例の場合、256)で除算し、出現回数の平均値を求める。ここで、平均値のk%をしきい値Lthに設定する。すなわち、しきい値Lth=k*(Nsamp/256)として計算する。
なお、係数kは、様々なサンプル画像を用いて経験的に求める。もっとも、係数kは、観察者が事後的に変更可能であるのが望ましい。
Although the threshold value Lth is given, it is desirable that an appropriate value can be automatically set according to each image. In this embodiment, as an example, a method of using the number of samples that can be counted when creating frequency distribution data will be described.
First, the total number of samples Nsamp constituting the frequency distribution data is obtained by counting all pixels of the input image. When the total number of samples is obtained, this value is divided by the number of luminance values that can appear (in this example, 256), and the average value of the number of appearances is obtained. Here, k% of the average value is set as the threshold value Lth. That is, the threshold value Lth = k * (Nsamp / 256) is calculated.
The coefficient k is determined empirically using various sample images. However, it is desirable that the coefficient k can be changed later by the observer.

図6及び図7に、階調増幅後の輝度分布の変化を示す。図6がオリジナル画像に対応し、図7が階調増幅後の画像に対応する。
図6(A)と図7(A)を対比して分かるように、被写体である虎の縞模様が強調されている。
また、オリジナル画像の輝度分布は図6(B)に示すように下限と上限に余裕があるが、階調増幅した後の画像の輝度分布は図7(B)に示すように許容範囲一杯に拡大されている。
6 and 7 show changes in luminance distribution after gradation amplification. 6 corresponds to the original image, and FIG. 7 corresponds to the image after gradation amplification.
As can be seen by comparing FIG. 6A and FIG. 7A, the tiger stripe pattern as the subject is emphasized.
Further, the luminance distribution of the original image has a margin between the lower limit and the upper limit as shown in FIG. 6B, but the luminance distribution of the image after gradation amplification is within the allowable range as shown in FIG. 7B. It has been expanded.

(D)階調増幅処理の方法
以下、階調増幅処理の方法を示す。ここでは、一例として2種類の処理方法を示す。
(a)増幅率の乗算演算により実現する方法
階調増幅処理は、階調tを用いて算出される増幅率k(=A×Tmax /t)を各画素データに乗算することにより実現できる。
例えば、低輝度代表値nが0(ゼロ)かつ高輝度代表値mが230の場合、各画素データPに255/230を乗算する。
なお、低輝度代表値nが0(ゼロ)でない場合には、各画素データPからnを減算した値に255/230を乗算する。かかるオフセット補正の実行により、許容階調幅Tmax を最大限に使用することができる。
(D) Method of Gradation Amplification Processing Hereinafter, a method of gradation amplification processing will be shown. Here, two types of processing methods are shown as an example.
(A) Method realized by multiplication operation of amplification factor The gradation amplification process can be realized by multiplying each pixel data by the amplification factor k (= A × Tmax / t) calculated using the gradation t.
For example, when the low luminance representative value n is 0 (zero) and the high luminance representative value m is 230, each pixel data P is multiplied by 255/230.
If the low luminance representative value n is not 0 (zero), the value obtained by subtracting n from each pixel data P is multiplied by 255/230. By executing the offset correction, the allowable gradation width Tmax can be used to the maximum.

オフセット補正の原理を図8を用いて説明する。図8(A)は、入力画面の全体を表している。図8(B)は、図8(A)に示すライン7の画像データ(輝度値)の変化を表している。
図8(B)の場合、高輝度側と低輝度側の両方に余裕が存在する。すなわち、許容最高輝度レベル(255)と高輝度代表値mとの間に余裕が存在し、同時に、許容最低輝度レベル(0)と低輝度代表値nとの間に余裕が存在する。
The principle of offset correction will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the entire input screen. FIG. 8B shows a change in the image data (luminance value) of the line 7 shown in FIG.
In the case of FIG. 8B, there is a margin on both the high luminance side and the low luminance side. That is, there is a margin between the allowable maximum luminance level (255) and the high luminance representative value m, and at the same time, there is a margin between the allowable minimum luminance level (0) and the low luminance representative value n.

ここで、階調幅tは、t=m−nである。従って、階調幅tを許容階調幅Tmax まで増幅するには、増幅率k(=Tmax /(m−n))を各画素データに乗算すれば良い。
ただし、オフセット補正が必要である。オフセット補正を考慮した計算式は、階調増幅後の画素データをP、階調増幅前の画素データをpとすると、P=k*(p−n)で与えられる。
図8(C)に、階調増幅後の階調分布を示す。図8(C)に示すように、低輝度代表値nに対応する画素位置9の輝度値がゼロになっていることが分かる。また、高輝度代表値mに対応する画素位置11の輝度値が255になっていることが分かる。
Here, the gradation width t is t = mn. Therefore, in order to amplify the gradation width t to the allowable gradation width Tmax, each pixel data may be multiplied by the amplification factor k (= Tmax / (mn)).
However, offset correction is necessary. The calculation formula considering offset correction is given by P = k * (pn) where P is pixel data after gradation amplification and p is pixel data before gradation amplification.
FIG. 8C shows a gradation distribution after gradation amplification. As shown in FIG. 8C, it can be seen that the luminance value of the pixel position 9 corresponding to the low luminance representative value n is zero. It can also be seen that the luminance value of the pixel position 11 corresponding to the high luminance representative value m is 255.

(b)ルックアップテーブルを利用する方法
階調増幅処理は、画素データを入力値とするルックアップテーブルの読み出しによっても実現できる。
ルックアップテーブルは、階調増幅前の画素データを入力値とし、階調増幅後の画素データを出力値とする階調変換テーブルである。ここで、入出力関係は線形である。すなわち、線形増幅である。従って、増幅率kを乗算するのと同じ処理結果が得られる。
(B) Method using a lookup table The gradation amplification process can be realized by reading a lookup table using pixel data as an input value.
The look-up table is a gradation conversion table in which pixel data before gradation amplification is an input value and pixel data after gradation amplification is an output value. Here, the input / output relationship is linear. That is, linear amplification. Therefore, the same processing result as that obtained by multiplying the amplification factor k can be obtained.

図9及び図10に、ルックアップテーブルの入出力特性例を示す。
ここで、図9は、許容最高輝度レベル(255)と高輝度代表値mの間のみに余裕をもつ場合の入出力特性例である。
一方、図10は、許容最高輝度レベル(255)と高輝度代表値mの間だけでなく、許容最低輝度レベル(0)と低輝度代表値nの間にも余裕をもつ場合の例である。
いずれの場合も、出力値の階調幅は、許容最低輝度レベル(0)から許容最高輝度レベル(255)である。
9 and 10 show examples of input / output characteristics of the lookup table.
Here, FIG. 9 is an example of input / output characteristics when there is a margin only between the allowable maximum luminance level (255) and the high luminance representative value m.
On the other hand, FIG. 10 shows an example in which there is a margin not only between the allowable maximum luminance level (255) and the high luminance representative value m but also between the allowable minimum luminance level (0) and the low luminance representative value n. .
In any case, the gradation width of the output value is from the allowable minimum luminance level (0) to the allowable maximum luminance level (255).

(E)画像処理装置(画像出力装置)の応用例
以下、前述した階調増幅技術を採用する画像処理装置の応用例を説明する。ここでは、画像処理装置を搭載した画像出力装置について説明する。画像出力装置には、表示装置や印刷装置が含まれる。
ここでは、インクジェット方式の印刷装置について説明する。
(E) Application Example of Image Processing Device (Image Output Device) An application example of an image processing device that employs the above-described gradation amplification technique will be described below. Here, an image output apparatus equipped with an image processing apparatus will be described. The image output device includes a display device and a printing device.
Here, an ink jet printing apparatus will be described.

(1)印刷装置の構成例1
図11に、印刷装置の構成例を示す。この実施例では、階調増幅処理を増幅率kの乗算処理で実現する方式について説明する。
この印刷装置は、画像バッファメモリ21、輝度代表値検出部23、増幅率演算部25、調整係数メモリ27、上限値メモリ29、階調増幅部31、輝度・濃度変換部33、ガンマ変換部35、ハーフトーニング部37、印刷ヘッド駆動部39を主要な構成要素として有する。
(1) Configuration example 1 of printing apparatus
FIG. 11 shows a configuration example of the printing apparatus. In this embodiment, a method for realizing gradation amplification processing by multiplication processing of amplification factor k will be described.
This printing apparatus includes an image buffer memory 21, a luminance representative value detection unit 23, an amplification factor calculation unit 25, an adjustment coefficient memory 27, an upper limit value memory 29, a gradation amplification unit 31, a luminance / density conversion unit 33, and a gamma conversion unit 35. The halftoning unit 37 and the print head driving unit 39 are included as main components.

画像バッファメモリ21は、少なくとも1フレーム分の入力画像を保持可能な記憶デバイスである。記憶デバイスには、例えば半導体記憶装置、ハードディスクその他の磁気記憶装置、光学式記憶装置を使用する。
なお、入力画像は、少なくとも低輝度代表値nと増幅率kとが決定されるまでの間、画像バッファメモリ21に保持される。
代表値検出部23は、入力画像に関する高輝度代表値mと低輝度代表値nを検出する処理デバイスである。代表値の検出には、低域通過フィルタを用いる方法や度数分布を用いる方法を適用する。
The image buffer memory 21 is a storage device that can hold an input image for at least one frame. As the storage device, for example, a semiconductor storage device, a hard disk or other magnetic storage device, or an optical storage device is used.
The input image is held in the image buffer memory 21 until at least the low luminance representative value n and the amplification factor k are determined.
The representative value detection unit 23 is a processing device that detects a high luminance representative value m and a low luminance representative value n related to an input image. For the detection of the representative value, a method using a low-pass filter or a method using a frequency distribution is applied.

増幅率演算部25は、入力画像に乗算する増幅率kを決定する処理デバイスである。増幅率演算部25は、階調幅t(=m−n)を算出する機能と、算出された階調幅tで許容階調幅Tmax を除算して増幅率kを算出する機能とに対応する。すなわち、階調幅算出部と増幅率演算部としての機能に対応する。
なお、増幅率kの演算に必要な調整係数Aは、調整係数メモリ27に保持されている。効果調整係数は、印刷装置に設けられた入力装置や通信ポートを通じて調整係数メモリ27に格納される。
また、増幅率kを制限する上限値Lgainは、上限値メモリ29に保持されている。上限値Lgainも、印刷装置に設けられた入力装置や通信ポートを通じて上限値メモリ29に格納される。
The amplification factor calculator 25 is a processing device that determines an amplification factor k to be multiplied with the input image. The amplification factor calculator 25 corresponds to a function of calculating the gradation width t (= mn) and a function of calculating the amplification factor k by dividing the allowable gradation width Tmax by the calculated gradation width t. That is, it corresponds to functions as a gradation width calculation unit and an amplification factor calculation unit.
The adjustment coefficient A necessary for calculating the amplification factor k is held in the adjustment coefficient memory 27. The effect adjustment coefficient is stored in the adjustment coefficient memory 27 through an input device or a communication port provided in the printing apparatus.
The upper limit value Lgain that limits the amplification factor k is held in the upper limit value memory 29. The upper limit value Lgain is also stored in the upper limit value memory 29 through an input device or a communication port provided in the printing apparatus.

階調増幅部31は、入力画像を階調増幅する処理デバイスである。図11に示すように、階調増幅部31は、減算器31Aと乗算器31Bで構成される。
ここで、減算器31Aは、各画素の画素データから低輝度代表値nを減算する演算子である。減算器31Aは、オフセット補正回路として機能する。また、乗算器31Bは、オフセット補正後の画素データに増幅率kを乗算する演算子である。
乗算器31Bによる乗算処理により、入力画像の階調幅tは許容階調幅Tmax まで増幅される。勿論、白成分が飽和することもない。また、線形増幅であるので階調の再現力は保持される。
The gradation amplifying unit 31 is a processing device that amplifies an input image by gradation. As shown in FIG. 11, the gradation amplifying unit 31 includes a subtractor 31A and a multiplier 31B.
Here, the subtractor 31A is an operator that subtracts the low luminance representative value n from the pixel data of each pixel. The subtractor 31A functions as an offset correction circuit. The multiplier 31B is an operator that multiplies pixel data after offset correction by an amplification factor k.
By the multiplication process by the multiplier 31B, the gradation width t of the input image is amplified to the allowable gradation width Tmax. Of course, the white component is not saturated. In addition, since the amplification is linear, the reproducibility of gradation is maintained.

輝度・濃度変換部33は、輝度値を例えば256段階の濃度データに変換する処理デバイスである。
ガンマ変換部35は、濃度データを予め設定したガンマ特性に従って補正する処理デバイスである。ガンマ特性は、印刷デバイスや印刷媒体に応じて適切なものが選択的に使用される。
ハーフトーニング部37は、ガンマ補正後の濃度データを量子化処理と、その際に現れる量子化誤差を周辺画素に分散する誤差拡散処理とを実行する処理デバイスである。このハーフトーニング部37において、濃度データはインク滴数を表す量子化データに変換される。
The luminance / density conversion unit 33 is a processing device that converts the luminance value into, for example, 256 levels of density data.
The gamma conversion unit 35 is a processing device that corrects density data according to a preset gamma characteristic. An appropriate gamma characteristic is selectively used according to a printing device or a printing medium.
The halftoning unit 37 is a processing device that performs a quantization process on density data after gamma correction and an error diffusion process that disperses a quantization error that appears at that time to surrounding pixels. In the halftoning unit 37, the density data is converted into quantized data representing the number of ink droplets.

印刷ヘッド駆動部39は、ハーフトーニング部37から入力された量子化データに基づいて、印刷ヘッドを駆動制御する処理デバイスである。制御の内容は、印刷ヘッドの構造や駆動方式に応じて周知の技術が適用される。
以上のように、階調増幅機能を印刷装置に搭載することにより、許容階調幅に対して階調幅が狭い入力画像の入力時にも、出力画像の階調を損なうことなく自動的に入力画像を強調できる。
The print head drive unit 39 is a processing device that drives and controls the print head based on the quantized data input from the halftoning unit 37. For the contents of the control, a well-known technique is applied according to the structure of the print head and the driving method.
As described above, by installing the gradation amplification function in the printing device, even when an input image whose gradation width is narrower than the allowable gradation width is input, the input image is automatically displayed without impairing the gradation of the output image. Can be emphasized.

(2)印刷装置の構成例2
図12に、印刷装置の構成例を示す。この実施例では、階調増幅処理をルックアップテーブルを用いて実現する方式について説明する。
この印刷装置は、画像バッファメモリ41、輝度代表値検出部43、テーブルデータ生成部45、調整係数メモリ47、上限値メモリ49、階調増幅部51、輝度・濃度変換部53、ガンマ変換部55、ハーフトーニング部57、印刷ヘッド駆動部59を主要な構成要素として有する。
(2) Configuration example 2 of printing apparatus
FIG. 12 shows a configuration example of the printing apparatus. In this embodiment, a method for realizing gradation amplification processing using a lookup table will be described.
The printing apparatus includes an image buffer memory 41, a luminance representative value detection unit 43, a table data generation unit 45, an adjustment coefficient memory 47, an upper limit value memory 49, a gradation amplification unit 51, a luminance / density conversion unit 53, and a gamma conversion unit 55. The halftoning unit 57 and the print head driving unit 59 are included as main components.

これらのうち、本実施例に特有の構成は、テーブルデータ生成部45と階調増幅部51である。その他の処理デバイスは、図11に示す印刷装置の処理デバイスと同じであるため説明を省略する。
テーブルデータ生成部45は、入力画像毎に固有のルックアップテーブルを、入力画像の特性に応じて生成する処理デバイスである。テーブルデータ生成部45は、階調幅t(=m−n)を算出する機能と、算出された階調幅tで許容階調幅Tmax を除算して増幅率kを算出する機能とに対応する。すなわち、階調幅算出部と増幅率演算部としての機能に対応する。
Among these, the configuration unique to the present embodiment is a table data generation unit 45 and a gradation amplification unit 51. The other processing devices are the same as the processing devices of the printing apparatus shown in FIG.
The table data generation unit 45 is a processing device that generates a unique lookup table for each input image according to the characteristics of the input image. The table data generation unit 45 corresponds to a function of calculating the gradation width t (= mn) and a function of calculating the amplification factor k by dividing the allowable gradation width Tmax by the calculated gradation width t. That is, it corresponds to functions as a gradation width calculation unit and an amplification factor calculation unit.

勿論、テーブルデータ生成部45の場合も、増幅率kが必要以上に大きくなるのを制限するため、算出された増幅率kと上限値Lgainとを比較する。そして、上限値Lgainを越えない場合には、次式を用いて入力値Tinに対する出力値Tout を順に決定する。
Tout
=A*Tmax *(Tin−n)/t
ここで、Aは調整係数である。この演算処理は、入力画像が採り得る全ての階調値について計算される。すなわち、入力値Tinには、最小輝度値nから最大輝度値mまでの各階調値が個別に入力され、対応する出力値Tout が計算される。
Of course, the table data generation unit 45 also compares the calculated amplification factor k with the upper limit value Lgain in order to limit the amplification factor k from becoming larger than necessary. If the upper limit value Lgain is not exceeded, the output value Tout with respect to the input value Tin is sequentially determined using the following equation.
Tout
= A * Tmax * (Tin-n) / t
Here, A is an adjustment coefficient. This calculation process is calculated for all gradation values that can be taken by the input image. That is, each gradation value from the minimum luminance value n to the maximum luminance value m is individually input as the input value Tin, and the corresponding output value Tout is calculated.

勿論、この場合もオフセット補正を考慮して入出力関係が計算される。なお、算出された増幅率kが上限値Lgainを越える場合には、前式のうちTmax /tの部分がLgainに置換される。すなわち、次式が用いられる。
Tout
=A*Lgain*(Tin−n)
テーブルデータ生成部45は、これらの式を用いて生成された入出力関係データを階調増幅部51に与え、そのルックアップテーブル51Aに保存する。
Of course, also in this case, the input / output relationship is calculated in consideration of the offset correction. When the calculated amplification factor k exceeds the upper limit value Lgain, the portion of Tmax / t in the previous equation is replaced with Lgain. That is, the following equation is used.
Tout
= A * Lgain * (Tin-n)
The table data generation unit 45 gives the input / output relation data generated using these equations to the gradation amplification unit 51 and stores it in the lookup table 51A.

一方、階調増幅部51は、入力画像の各画素データをルックアップテーブル51Aに与え、階調増幅後の値の読み出しを行う。すなわち、階調増幅部51は演算処理を実行せず、入力画像の画素データを読み出しアドレスに用いた出力値Tout の読み出し処理のみを実行する。
このため、階調変換部51における階調増幅処理は前述した実施例に比して高速化される。
以上のように、本実施例に係る構成を採用する場合にも、許容階調幅に対して階調幅が狭い入力画像に対して、出力画像の階調を損なうことなく自動的に入力画像を強調することができる。
On the other hand, the gradation amplifying unit 51 gives each pixel data of the input image to the lookup table 51A, and reads out the value after gradation amplification. That is, the gradation amplifying unit 51 does not execute the calculation process, but only executes the read process of the output value Tout using the pixel data of the input image as the read address.
For this reason, the gradation amplification processing in the gradation converting unit 51 is speeded up as compared with the above-described embodiment.
As described above, even when the configuration according to the present embodiment is adopted, the input image is automatically enhanced without degrading the gradation of the output image with respect to the input image whose gradation width is narrower than the allowable gradation width. can do.

(F)他の実施形態
(a)前述の実施例においては、印刷デバイスとして、インクジェット方式の印刷ヘッドを適用する場合について説明したが、レーザー方式や熱転写方式で画像を印刷する印刷デバイスにも適用できる。
(b)前述の実施例における印刷装置は、印刷専用機でも良いし、他の機能も搭載する複合機でも良い。また、印刷装置の用途は、オフィスや家庭内での使用を前提としたものに限らず、医療用途を含むものとする。例えば、患部の外観画像、X線画像、エコー画像その他の医療画像の印刷用途にも適用できる。
(F) Other Embodiments (a) In the above-described embodiments, the case where an inkjet print head is applied as a printing device has been described. it can.
(B) The printing apparatus in the above-described embodiment may be a dedicated printing machine or a multifunction machine having other functions. In addition, the usage of the printing apparatus is not limited to the premise for use in an office or home, but includes medical usage. For example, the present invention can be applied to printing of an appearance image of an affected area, an X-ray image, an echo image, and other medical images.

(c)前述の実施例では、画像出力装置について説明したが、階調増幅機能を提供する画像処理装置としても実現できる。
画像処理装置には、例えばコンピュータ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゲーム機器、スキャナ、携帯情報端末(携帯型のコンピュータ、携帯電話機、携帯型ゲーム機、電子書籍等)、時計、画像再生装置(例えば、光ディスク装置、ホームサーバー)、テレビジョン受像器、発明に係る機能を搭載した処理ボードや処理カードが含まれる。
(C) Although the image output apparatus has been described in the above-described embodiments, the image output apparatus can be realized as an image processing apparatus that provides a gradation amplification function.
Examples of the image processing apparatus include a computer, a video camera, a digital camera, a game machine, a scanner, a portable information terminal (a portable computer, a cellular phone, a portable game machine, an electronic book, etc.), a clock, and an image reproduction apparatus (for example, An optical disk device, a home server), a television receiver, and a processing board and a processing card equipped with the functions according to the invention.

(d)前述の実施例では、階調増幅機能の信号処理をハードウェア的に説明したが、階調増幅機能の信号処理がファームウェアや実行プログラムによって規定される場合には、各信号処理をソフトウェア的に実現しても良い。
なお、実行プログラムは、半導体メモリ、ハードディスク、光学式記憶媒体その他の記憶媒体に格納されることが望ましい。
(D) In the above embodiment, the signal processing of the gradation amplification function has been described in hardware. However, when the signal processing of the gradation amplification function is defined by firmware or an execution program, each signal processing is performed by software. May be realized.
The execution program is preferably stored in a semiconductor memory, hard disk, optical storage medium, or other storage medium.

(e)前述の実施例では、低域通過フィルタを3行×3列の係数マトリクスを用いて実現したが、よりサイズの大きい係数マトリクスを用いて実現しても良い。一般に、サイズを大きくするほど、高域成分を除去することができる。
(f)前述の実施例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される各種の変形例及び応用例も考えられる。
(E) In the above-described embodiment, the low-pass filter is realized by using a coefficient matrix of 3 rows × 3 columns, but may be realized by using a coefficient matrix having a larger size. In general, the higher the size, the higher frequency components can be removed.
(F) Various modifications can be considered in the above-described embodiment within the scope of the gist of the invention. Various modifications and application examples created based on the description of the present specification are also conceivable.

階調増幅前の画像例を示す図である。It is a figure which shows the example of an image before gradation amplification. 階調増幅後の画像例を示す図である。It is a figure which shows the example of an image after gradation amplification. 階調幅の増幅原理を示す図である。It is a figure which shows the amplification principle of a gradation width | variety. 画素マトリクスと係数マトリクスの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a pixel matrix and a coefficient matrix. 入力画像について測定された輝度値の分布例を示す図である。It is a figure which shows the example of distribution of the luminance value measured about the input image. 階調増幅前の画像例とその輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the example of an image before gradation amplification, and its luminance distribution. 階調増幅後の画像例とその輝度分布を示す図である。It is a figure which shows the example of an image after gradation amplification, and its luminance distribution. オフセット補正の原理説明図である。It is a principle explanatory view of offset correction. 高輝度側に階調の余裕がある入力画像に適用するルックアップテーブルの入出力特性を示す図である。It is a figure which shows the input / output characteristic of the look-up table applied to the input image which has the margin of a gradation on the high-intensity side. 低輝度側と高輝度側の両方に階調の余裕がある入力画像に適用するルックアップテーブルの入出力特性を示す図である。It is a figure which shows the input / output characteristic of the look-up table applied to the input image which has the margin of a gradation on both the low-intensity side and the high-intensity side. 階調増幅機能を搭載する印刷装置の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of the printing apparatus carrying a gradation amplification function. 階調増幅機能を搭載する印刷装置の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of the printing apparatus carrying a gradation amplification function.

符号の説明Explanation of symbols

21、41 画像バッファメモリ
23、43 輝度代表値検出部
25、 増幅率演算部
27、47 調整係数メモリ
29、49 上限値メモリ
31、51 階調増幅部
33、53 輝度・濃度変換部
35、55 ガンマ変換部
37、57 ハーフトーニング部
39、59 印刷ヘッド駆動部
45 テーブルデータ生成部
51A ルックアップテーブル
21, 41 Image buffer memory 23, 43 Luminance representative value detection unit 25, Amplification factor calculation unit 27, 47 Adjustment coefficient memory 29, 49 Upper limit value memory 31, 51 Gradation amplification unit 33, 53 Luminance / density conversion unit 35, 55 Gamma conversion unit 37, 57 Halftoning unit 39, 59 Print head drive unit 45 Table data generation unit 51A Look-up table

Claims (12)

入力画像について、高輝度代表値と低輝度代表値を求める代表値検出部と、
前記高輝度代表値から前記低輝度代表値を減算し、前記入力画像が有する階調幅を算出する階調幅算出部と、
許容階調幅を前記入力画像の階調幅で除算演算し、入力画像の階調幅を許容階調幅まで増幅するのに必要な増幅率を求める増幅率演算部と、
前記入力画像を構成する各画素の輝度値を、前記増幅率に基づき増幅する階調増幅部と
を有することを特徴とする画像処理装置。
For an input image, a representative value detection unit for obtaining a high luminance representative value and a low luminance representative value;
A gradation width calculator that subtracts the low brightness representative value from the high brightness representative value to calculate a gradation width of the input image;
An amplification factor calculation unit for dividing an allowable gradation width by the gradation width of the input image and obtaining an amplification factor necessary for amplifying the gradation width of the input image to the allowable gradation width;
An image processing apparatus comprising: a gradation amplification unit that amplifies the luminance value of each pixel constituting the input image based on the amplification factor.
請求項1に記載の画像処理装置は、
入力画像から高域成分を除去する低域通過フィルタを有し、
前記低域通過フィルタを通過した入力画像を前記代表値検出部に供給する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1,
It has a low-pass filter that removes high-frequency components from the input image,
An image processing apparatus, wherein an input image that has passed through the low-pass filter is supplied to the representative value detection unit.
請求項1に記載の画像処理装置は、
入力画像の画面全体について、各輝度値の度数分布を測定する度数分布測定部を有し、
前記代表値検出部は、各輝度値について測定された度数分布のうち代表値検出用しきい値を越える輝度値の中で最も大きい輝度値を高輝度代表値とし、最も小さい輝度値を低輝度代表値とする
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1,
A frequency distribution measurement unit that measures the frequency distribution of each luminance value for the entire input image screen,
The representative value detection unit sets the largest luminance value among the luminance values exceeding the representative value detection threshold in the frequency distribution measured for each luminance value as a high luminance representative value, and sets the smallest luminance value as a low luminance. An image processing apparatus characterized by having a representative value.
請求項3に記載の画像処理装置において、
前記代表値検出用しきい値は、度数分布の測定時に使用するサンプル数に基づいて設定する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 3.
The threshold value for representative value detection is set based on the number of samples used when measuring the frequency distribution.
請求項1に記載の画像処理装置は、
前記増幅率演算部は、算出された増幅率を許容される増幅率の最大値と比較し、
前記算出された増幅率が前記最大値を越えない場合、算出された増幅率を前記階調増幅部に与え、
前記算出された増幅率が前記最大値を越える場合、当該最大値を増幅率として前記階調増幅部に与える
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1,
The amplification factor calculation unit compares the calculated amplification factor with the maximum value of the allowable amplification factor,
If the calculated amplification factor does not exceed the maximum value, the calculated amplification factor is provided to the gradation amplification unit,
When the calculated amplification factor exceeds the maximum value, the maximum value is given as an amplification factor to the gradation amplification unit.
請求項1に記載の画像処理装置において、
前記階調増幅部は、前記増幅率に応じて作成された階調値変換テーブルを用い、前記入力画像の階調幅を増幅する
ことを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The gradation processing unit amplifies a gradation width of the input image by using a gradation value conversion table created according to the amplification factor.
少なくとも1フレーム分の入力画像を保持するフレームメモリと、
入力画像について、高輝度代表値と低輝度代表値を求める代表値検出部と、
前記高輝度代表値から前記低輝度代表値を減算し、前記入力画像が有する階調幅を算出する階調幅算出部と、
許容階調幅を前記入力画像の階調幅で除算演算し、入力画像の階調幅を許容階調幅まで増幅するのに必要な増幅率を求める増幅率演算部と、
前記入力画像を構成する各画素の輝度値を、前記増幅率に基づき増幅する階調増幅部と、
階調増幅後の入力画像に出力デバイスに応じたガンマ特性を与えるガンマ変換部と
を有することを特徴とする画像出力装置。
A frame memory for holding an input image for at least one frame;
For an input image, a representative value detection unit for obtaining a high luminance representative value and a low luminance representative value;
A gradation width calculator that subtracts the low brightness representative value from the high brightness representative value to calculate a gradation width of the input image;
An amplification factor calculation unit for dividing an allowable gradation width by the gradation width of the input image and obtaining an amplification factor necessary for amplifying the gradation width of the input image to the allowable gradation width;
A gradation amplifying unit that amplifies the luminance value of each pixel constituting the input image based on the amplification factor;
An image output apparatus comprising: a gamma conversion unit that gives a gamma characteristic corresponding to an output device to an input image after gradation amplification.
請求項7に記載の画像出力装置において、
前記出力デバイスが印刷デバイスである
ことを特徴とする画像出力装置。
The image output device according to claim 7.
The image output apparatus, wherein the output device is a printing device.
請求項7に記載の画像出力装置において、
前記出力デバイスが表示デバイスである
ことを特徴とする画像出力装置。
The image output device according to claim 7.
The image output apparatus, wherein the output device is a display device.
入力画像について、高輝度代表値と低輝度代表値を求める代表値検出処理と、
前記高輝度代表値から前記低輝度代表値を減算し、前記入力画像が有する階調幅を算出する階調幅算出処理と、
許容階調幅を前記入力画像の階調幅で除算演算し、入力画像の階調幅を許容階調幅まで増幅するのに必要な増幅率を求める増幅率演算処理と、
前記入力画像を構成する各画素の輝度値を、前記増幅率に基づき増幅する階調増幅処理と
を有することを特徴とする画像処理方法。
Representative value detection processing for obtaining a high luminance representative value and a low luminance representative value for an input image;
A gradation width calculation process for subtracting the low brightness representative value from the high brightness representative value to calculate a gradation width of the input image;
An amplification factor calculation process for dividing an allowable gradation width by the gradation width of the input image and obtaining an amplification factor necessary for amplifying the gradation width of the input image to the allowable gradation width;
And a gradation amplification process for amplifying the luminance value of each pixel constituting the input image based on the amplification factor.
画像処理装置を制御するコンピュータに、
入力画像について、高輝度代表値と低輝度代表値を求める代表値検出処理と、
前記高輝度代表値から前記低輝度代表値を減算し、前記入力画像が有する階調幅を算出する階調幅算出処理と、
許容階調幅を前記入力画像の階調幅で除算演算し、入力画像の階調幅を許容階調幅まで増幅するのに必要な増幅率を求める増幅率演算処理と、
前記入力画像を構成する各画素の輝度値を、前記増幅率に基づき増幅する階調増幅処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。
In the computer that controls the image processing apparatus,
Representative value detection processing for obtaining a high luminance representative value and a low luminance representative value for an input image;
A gradation width calculation process for subtracting the low brightness representative value from the high brightness representative value to calculate a gradation width of the input image;
An amplification factor calculation process for dividing an allowable gradation width by the gradation width of the input image and obtaining an amplification factor necessary for amplifying the gradation width of the input image to the allowable gradation width;
And a gradation amplification process for amplifying the luminance value of each pixel constituting the input image based on the amplification factor.
請求項11に記載のプログラムを格納した
ことを特徴とする記録媒体。
A recording medium storing the program according to claim 11.
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