JP2014006698A - Image processing device, image processing method, and image processing program - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
この発明は、赤外線センサの出力する画像を限られたダイナミックレンジに変換する階調圧縮技術に関する。 The present invention relates to a gradation compression technique for converting an image output from an infrared sensor into a limited dynamic range.
近年、赤外線センサの性能の向上により、撮像可能な赤外線画像のダイナミックレンジが広がっており、例えば16bit程度のダイナミックレンジを有するものが存在する。高温の物体の赤外線放射の輝度は高く、低温の物体の赤外線放射の輝度は低いため、赤外線センサの出力する画像においては高温の物体は高画素値で、低温の物体は低画素値で出力される。赤外線センサにおいてダイナミックレンジが広いということは、低温の被写体から高温の被写体までを一度に撮像できるということである。例えば、冬にジェット機を撮影する様な場合でも、冬の低温の背景と、高温のジェット機のエンジン部分両方が視認できるため、有用である。 In recent years, due to the improvement in performance of infrared sensors, the dynamic range of infrared images that can be captured has been expanded. For example, there is one having a dynamic range of about 16 bits. Infrared radiation of a hot object is high and infrared radiation of a low temperature object is low.In the image output from the infrared sensor, a high temperature object is output with a high pixel value and a low temperature object is output with a low pixel value. The The wide dynamic range of the infrared sensor means that images from a low temperature subject to a high temperature subject can be captured at a time. For example, even when shooting a jet in winter, it is useful because both the low temperature background in winter and the engine portion of the high temperature jet are visible.
一方、画像を表示する装置が対応可能な輝度の階調に制限があり、現在においても8bitが主流である。このため、広いダイナミックレンジを有する画像を撮像したとしても、そのコントラストを維持したまま表示できる装置が存在していないのが現状である。 On the other hand, there is a limit to the luminance gradation that can be handled by a device that displays an image, and 8 bits are still mainstream at present. For this reason, even if an image having a wide dynamic range is captured, there is currently no device that can display the image with its contrast maintained.
そこで、広いダイナミックレンジを有する画像の階調のダイナミックレンジを狭めるように圧縮して、表示装置のダイナミックレンジに適応させた画像を生成するための階調圧縮技術が必要とされている。
従来の階調圧縮技術では、広いダイナミックレンジを有する画像の階調を、狭いダイナミックレンジに再配分することにより実現される。しかしながら、例えば広いダイナミックレンジを有する画像の階調を線形変換により単純に狭いダイナミックレンジに均等に再配分しただけでは、画像全体の輝度変化が小さくなってしまい、コントラストが低下した見にくい画像に変換されてしまうことになる。そこで、従来、コントラスト低下を抑制することができる階調圧縮技術がいくつか提案されている。
Therefore, there is a need for a gradation compression technique for generating an image adapted to the dynamic range of a display device by compressing the gradation dynamic range of an image having a wide dynamic range to be narrowed.
The conventional gradation compression technique is realized by redistributing gradations of an image having a wide dynamic range to a narrow dynamic range. However, for example, if the gradation of an image with a wide dynamic range is simply redistributed evenly to a narrow dynamic range by linear conversion, the luminance change of the entire image will be reduced, and the image will be converted into an invisible image with reduced contrast. It will end up. Therefore, several gradation compression techniques that can suppress a decrease in contrast have been proposed.
特許文献1には、入力する広いダイナミックレンジ画像の輝度の累積度数分布に基づき、その累積度数分布のヒストグラムが平坦になるように階調の再配分規則を適応的に決定することについての記載がある。この階調圧縮技術は、画像中に占める面積比率が大きい被写体が重要な被写体であることを前提として、度数分布の頻度の高い(画像中に占める面積の多い)輝度値及びその近辺の輝度値になるべく多くの階調を配分するように階調変換曲線を決定し、少なくとも重要な被写体におけるコントラスト低下を抑制する。
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、赤外線画像への適応ではあらゆる状況で満足のいく結果を得ることは難しい。例えば、重要な被写体が小さい場合や、重要な被写体が画像中に複数存在する場合、重要な被写体に十分な階調が配分されなくなることがある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228561 describes that gradation redistribution rules are adaptively determined based on a cumulative frequency distribution of luminance of an input wide dynamic range image so that a histogram of the cumulative frequency distribution becomes flat. is there. This gradation compression technique assumes that a subject with a large area ratio in the image is an important subject, and has a luminance value with a high frequency distribution (a large area in the image) and a luminance value in the vicinity thereof. A gradation conversion curve is determined so as to distribute as many gradations as possible, and at least a decrease in contrast in an important subject is suppressed.
However, with the method described in Patent Document 1, it is difficult to obtain satisfactory results in all situations when applied to infrared images. For example, when an important subject is small or there are a plurality of important subjects in an image, sufficient gradation may not be distributed to the important subject.
特許文献2には、階調変換前または後のどちらか一方において画像中の輪郭のコントラストを保持するために高周波成分を強調することについての記載がある。この階調圧縮技術は、階調圧縮によって失われた(または階調変換によって失われる)コントラストを画像から見積もり、その分を高周波強調フィルタにより補償するものである。
特許文献2に記載された方法では、特許文献1に記載された方法のように他被写体に依存しないという利点がある。しかしながら、高周波強調フィルタは被写体の輪郭部分においてオーバーシュートを生じたり、階調が平坦な部分においてノイズを強調したりするなどの課題がある。また、被写体が小さい場合にはフィルタの特性により被写体の形状・輝度分布に影響して見た目が変化する等、必ずしも見やすい画像が得られるとは言えない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes that high-frequency components are emphasized in order to maintain the contrast of the contour in the image either before or after gradation conversion. In this gradation compression technique, the contrast lost by gradation compression (or lost by gradation conversion) is estimated from an image, and the corresponding amount is compensated by a high frequency enhancement filter.
The method described in Patent Document 2 has an advantage that it does not depend on other subjects as in the method described in Patent Document 1. However, the high-frequency emphasis filter has problems such as overshooting in the contour portion of the subject and emphasizing noise in a portion where the gradation is flat. In addition, when the subject is small, it is not always possible to obtain an easy-to-see image, for example, the appearance changes due to the filter characteristics, affecting the shape and luminance distribution of the subject.
特許文献1,2に記載された方法は、可視光のセンサにより撮像した画像においては自然な画像が生成でき、多く用いられている。しかしながら、赤外線センサにより撮像した赤外線画像は、赤外線センサで撮影した背景に対して対象物のサイズが非常に小さい事が多いため、特許文献1,2に記載された方法では見やすい画像に階調圧縮できないことが多い。 The methods described in Patent Documents 1 and 2 are frequently used because they can generate a natural image in an image captured by a visible light sensor. However, since the infrared image captured by the infrared sensor is often very small in size with respect to the background imaged by the infrared sensor, the method described in Patent Documents 1 and 2 performs gradation compression to an image that is easy to see. There are many things that cannot be done.
例えば一般的な市街地を夜間に赤外線センサで撮像した場合、道路や建物、地面、草木等は外気温に近い温度であり輝度が低く、画像に占める面積が大きいが、例えば街灯等の照明設備は高温になるため輝度が高いものの、画像に占める面積は小さい。また車両についても同様に排気ノズル部分のみの温度が高く、画像に占める面積は小さい。
また、例えば赤外線カメラで空を監視し、飛しょう体や航空機を捜索する場合においても、空や雲等の温度の低く輝度が小さい背景が画像の大部分を占め、飛しょう体や航空機の放射する排気ガスの温度は高く輝度が大きいが画像に占める面積は小さい。また飛しょう体や航空機の機体の温度は空などの背景よりも少しだけ高温であるが、排気ガスに比べれば大幅に低温であり、また画像に占める面積が小さい。
なお、街灯や車両の排気ノズル、飛しょう体や航空機を目標と呼ぶ。目標は数画素から1画素程度の大きさになることがある。
For example, when a general urban area is imaged with an infrared sensor at night, roads, buildings, ground, vegetation, etc. are temperatures close to the outside temperature and low in brightness, and occupy a large area in the image. Although the brightness is high because of high temperature, the area occupied by the image is small. Similarly, the temperature of only the exhaust nozzle portion is high in the vehicle, and the area occupied in the image is small.
Also, for example, when searching for a flying object or an aircraft by monitoring the sky with an infrared camera, the background of the image with low temperature and low brightness such as the sky and clouds occupies most of the image, and the radiation of the flying object and aircraft The exhaust gas temperature is high and the luminance is high, but the area occupied in the image is small. The temperature of the flying body and the aircraft body is slightly higher than the background such as the sky, but it is significantly lower than the exhaust gas, and the area occupied by the image is small.
Street lights, vehicle exhaust nozzles, flying objects and aircraft are called targets. The target may be as large as several pixels to one pixel.
これに対して、特許文献1に記載された方法を採用した場合、目標の面積が小さいために目標の画素値の累積度数は小さくなり、階調変換における目標の階調の再配分量は小さなものとなり、コントラストが低下する。特に目標のうち航空機の機体は、背景との輝度の階調差が小さく面積が小さいため、階調圧縮後の背景との階調差が非常に小さくなり、背景との識別が困難になる。また、非線形な階調圧縮となるため、例えば道路、建物、車両または航空機等を示す模様が変化し、その種類等の識別が困難になる。 On the other hand, when the method described in Patent Document 1 is employed, the target pixel value cumulative frequency is small because the target area is small, and the target tone redistribution amount in tone conversion is small. The contrast is lowered. In particular, the aircraft body among the targets has a small gradation difference in luminance with the background and a small area, so that the gradation difference from the background after gradation compression becomes very small, making it difficult to distinguish from the background. In addition, since non-linear tone compression is performed, for example, a pattern indicating a road, a building, a vehicle, an aircraft, or the like changes, and it is difficult to identify the type or the like.
また、特許文献2に記載された方法を採用した場合、目標のサイズが小さいために、高周波強調フィルタの影響を受けて形状・輝度が変化してしまい、同一の目標として認識できなくなる。また、非線形な階調圧縮となるため、例えば道路、建物、車両または航空機等を示す模様が変化し、その種類等の識別が困難になる。 Further, when the method described in Patent Document 2 is adopted, the target size is small, so that the shape and brightness change due to the influence of the high-frequency emphasis filter, and cannot be recognized as the same target. In addition, since non-linear tone compression is performed, for example, a pattern indicating a road, a building, a vehicle, an aircraft, or the like changes, and it is difficult to identify the type or the like.
この発明は、階調ダイナミックレンジの広い赤外線画像に対して、注目すべき被写体の面積の大小によらず、コントラストを維持した階調圧縮を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize gradation compression that maintains contrast for an infrared image having a wide gradation dynamic range regardless of the size of the subject to be noted.
この発明に係る画像処理装置は、
入力画像の階調のダイナミックレンジを狭めた出力画像を生成する画像処理装置であり、
前記入力画像における画素値の出現頻度の分布を計測する分布計測部と、
前記分布計測部が計測した出現頻度の分布をクラスタ分析することにより、前記分布計測部が計測した分布を曲線化した場合において、出現頻度が周囲の画素値に比べて高い極大値となる画素値を挟む、出現頻度が周囲の画素値に比べて低い極小値となる2つの画素値の間の複数の画素値を1つのクラスタとして、前記分布に含まれる複数のクラスタを抽出するクラスタ抽出部と、
画素値毎に重みを記憶した重み記憶部と、
前記クラスタ抽出部が抽出した各クラスタについて、そのクラスタに含まれる所定の画素値に対して前記重み記憶部が記憶した重みをそのクラスタの重みとし、重みが重いクラスタほど割り当てられる階調が大きくなるように、各クラスタに含まれる各画素値に新たな画素値を割り当てる階調割当部と、
前記階調割当部が割り当てた新たな画素値を用いて、前記入力画像を変換して出力画像を生成する階調変換部と
を備えることを特徴とする。
An image processing apparatus according to the present invention includes:
An image processing device that generates an output image with a reduced dynamic range of gradation of an input image,
A distribution measurement unit that measures the distribution of the appearance frequency of pixel values in the input image;
When the distribution measured by the distribution measuring unit is analyzed by clustering the distribution of the appearance frequency measured by the distribution measuring unit, the pixel value at which the appearance frequency becomes a maximum value higher than the surrounding pixel values. A cluster extraction unit that extracts a plurality of clusters included in the distribution, with a plurality of pixel values between two pixel values having a minimum value lower than the surrounding pixel values as one cluster. ,
A weight storage unit storing weights for each pixel value;
For each cluster extracted by the cluster extraction unit, the weight stored by the weight storage unit with respect to a predetermined pixel value included in the cluster is set as the weight of the cluster, and the higher the weight assigned to the cluster, the larger the gradation assigned. As described above, a gradation assigning unit that assigns a new pixel value to each pixel value included in each cluster;
And a tone conversion unit that converts the input image using the new pixel value assigned by the tone assigning unit to generate an output image.
この発明に係る画像処理装置は、抽出したクラスタに階調を割り当てることにより、使用されていない階調への無駄な配分が抑えられる。さらに、重みに従い階調の配分を制御することにより、特に使用者が注目する被写体のコントラストを維持することができる。 In the image processing apparatus according to the present invention, by assigning gradations to the extracted clusters, useless distribution to unused gradations can be suppressed. Furthermore, by controlling the distribution of gradation according to the weight, it is possible to maintain the contrast of the subject that is particularly noted by the user.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る画像処理装置10の機能ブロック図である。
画像処理装置10は、入力画像1の階調圧縮を行い、階調のダイナミックレンジを狭めた出力画像6を生成する装置である。ここでは、16bit階調の入力画像1を8bit階調の出力画像6に階調圧縮するものとして説明する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a functional block diagram of an
The
画像処理装置10は、階層削減部11、階調変換部15、重み記憶部16を備える。階層削減部11は、分布計測部12、クラスタ抽出部13、階調割当部14を備える。
画像処理装置10では、まず、階層削減部11が、入力画像1と重み記憶部16に記憶された重み4とを入力として、入力画像1の輝度分布と重み4とに適応した変換曲線5を生成する。そして、階調変換部15が、変換曲線5に基づき、入力画像1を変換して出力画像6を生成する。
画像処理装置10の各機能の詳細については、画像処理装置10の動作の流れとともに説明する。
The
In the
Details of each function of the
図2は、実施の形態1に係る画像処理装置10の動作を示すフローチャートである。また、図3は、実施の形態1に係る画像処理装置10の処理の説明図である。
(S1:分布計測処理)
分布計測部12は、赤外線センサから入力される赤外線画像であり、広いダイナミックレンジの階調(ここでは、16bit階調)を有する赤外線画像である入力画像1が入力される。分布計測部12は、入力画像1に含まれるそれぞれの画素値の画素数をその画素値の出現頻度として処理装置により計測し、画素値毎の出現頻度を示す度数分布2を出力する。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the
(S1: Distribution measurement process)
The
(S2:クラスタ抽出処理)
クラスタ抽出部13は、度数分布2を曲線化したヒストグラム曲線を処理装置により生成する(図3(a)参照)。
ヒストグラム曲線は、横軸を画素値、縦軸を出現頻度として度数分布2をヒストグラム化し、各画素値の出現頻度を示す棒の頂上の点をスプライン補間等で接続することにより生成される。
(S2: Cluster extraction process)
The
The histogram curve is generated by making the frequency distribution 2 into a histogram with the horizontal axis representing the pixel value and the vertical axis representing the appearance frequency, and connecting the top points of the bars indicating the appearance frequency of each pixel value by spline interpolation or the like.
クラスタ抽出部13は、ヒストグラム曲線の山を一まとまりの画素値のクラスタとして、ヒストグラム曲線から全てのクラスタを処理装置により抽出する(図3(b)参照)。なお、ヒストグラム曲線の山とは、ヒストグラム曲線において、出現頻度が周囲の画素値に比べて高い極大値となる画素値を挟む、出現頻度が周囲の画素値に比べて低い極小値となる2つの画素値の間の部分を言う。
The
クラスタ抽出部13は、抽出した各クラスタについて、そのクラスタに含まれる画素値と、そのクラスタの中心画素値と、そのクラスタの画素値幅とをクラスタ情報3として出力する。なお、クラスタの画素値幅とは、そのクラスタに含まれる画素値の数であり、図3(c)のクラスタc1,c2,c3,c4であれば、それぞれx1,x2,x3,x4が示す情報である。
For each extracted cluster, the
なお、ヒストグラム曲線の山は、赤外線画像においては入力画像1に写っている被写体の種類に対応することが多い。例えば、入力画像1の被写体として、空と、雲と、航空機とが写っているとする。空と雲は背景であり、入力画像1の面積の多くを占めるが、空に比べて雲の温度は少し高いため、度数分布2をヒストグラム曲線とすれば、空の山と雲の山とが別々にできる。また、航空機は背景に比べれば面積が小さいが、温度は背景よりも高く、機体と排気の2つ温度からなるので、ヒストグラム曲線には、空と雲とは別にさらに2つの山ができる。それぞれの被写体は画素値の幅を有するので、ヒストグラム曲線におけるそれぞれの山は幅を有する山なりの曲線である。クラスタ抽出部13は、この山なりの曲線を度数分布2から探し出し、被写体毎の中心画素値とその幅を識別し、これをクラスタ情報3として出力する。
Note that the peaks of the histogram curve often correspond to the type of subject in the input image 1 in the infrared image. For example, it is assumed that the sky, clouds, and an aircraft are captured as subjects of the input image 1. The sky and clouds are the background and occupy most of the area of the input image 1, but the temperature of the clouds is a little higher than the sky, so if the frequency distribution 2 is a histogram curve, the sky and the clouds Can be done separately. The aircraft has a smaller area than the background, but the temperature is higher than the background and consists of two temperatures, the fuselage and the exhaust. Therefore, the histogram curve has two more mountains apart from the sky and clouds. Since each subject has a width of pixel values, each mountain in the histogram curve is a mountain-like curve having a width. The
(S3:階調割当処理)
階調割当部14は、クラスタ情報3に含まれる中心画素値及び画素値幅と、重み記憶部16が記憶した画素値毎の重み4とに基づいて、各クラスタに階調を割り当て、変換曲線5を処理装置により生成する。
具体的には、階調割当部14は、各クラスタの中心画素値に対応する重み4が大きいほど、出力画素値幅に占めるそのクラスタの画素値幅の配分が大きくなるように、また、各クラスタの画素値幅が大きいほど、出力画像6の画素値幅(ここでは、8bit)に占めるそのクラスタの画素値幅の配分が大きくなるように、各クラスタに含まれる画素値に新たな画素値を割り当てる。そして、階調割当部14は、各クラスタに含まれる画素値を入力画素値とし、その入力画素値に割り当てた新たな画素値を、その入力画素値に対する出力画素値とした数表を変換曲線5として出力する(図3(e)参照)。
なお、階調割当部14は、クラスタとして抽出されなかった入力画像1に全く無い画素値、及び、非常に少ない画素値(ノイズであることが多い)には出力画像6の階調を再配分せず無駄な階調の占有を削減する。これにより、出現頻度の高い階調への再配分量を増す。
(S3: gradation assignment process)
The
Specifically, the
Note that the
重み4は、入力画像1の画素値幅(ここでは、16bit)に含まれる画素値毎に割り当てられている。例えば、重み4は、図3(d)に示すように、背景を示す画素値には小さい値が割り当てられ、目標を示す画素値には大きい値が割り当てられている。 The weight 4 is assigned to each pixel value included in the pixel value width (here, 16 bits) of the input image 1. For example, as shown in FIG. 3D, for the weight 4, a small value is assigned to the pixel value indicating the background, and a large value is assigned to the pixel value indicating the target.
(S4:階調変換処理)
階調変換部15は、入力画像1の各画素値を変換曲線5の入力画素値として、入力画像1の各画素値を入力画素値に対応する出力画素値に変換することにより、16bit階調の入力画像1を8bit階調に処理装置により変換して出力画像6を生成し、出力する。
(S4: gradation conversion process)
The
以上のように、この実施の形態に係る画像処理装置10は、入力画像1から出力画像6への階調圧縮にあたっては、使用されていない無駄な階調への配分が抑えられ、全体のコントラストが向上する。さらに、重み4に従って使用者の注目する被写体のコントラストを維持する効果を付与することで、使用者による被写体の識別能力が向上する。また同時に、伝送データ量の削減を図ることが可能となり、システム規模およびコストの削減をすることができる。
例えば、入力画像1として空と雲を背景とし、航空機とその排気を目標として写っている赤外線画像を入力する(図3(a)参照)。また、重み4として背景の温度に対応する階調の重みを小さく、目標の温度に対応する階調の重みを大きく設定する(図3(d)参照)。この場合、一般的に入力画像1に占める目標の面積は背景に占める面積に比べて小さいため、従来の方式では背景のコントラストは高く識別しやすいが、航空機のコントラストは低下して使用者は航空機を識別しにくくなってしまう(図3(b)参照)。しかし、実施の形態1に係る画像処理装置10では、背景のコントラストと航空機のコントラストを共に維持したまま広いダイナミックレンジの画像を狭ダイナミックレンジの画像に階調圧縮することが可能となる。そのため、表示装置を通しても使用者が識別しやすい画像を供給することが可能となる(図3(e)参照)。また、被写体毎に線形な階調圧縮が可能であるため、例えば道路、建物、車両または航空機等の模様を維持することができ、その種類等の識別が可能となる。
As described above, in the
For example, as an input image 1, an infrared image is input, with the sky and clouds as the background and the aircraft and its exhaust as a target (see FIG. 3A). Further, as the weight 4, the gradation weight corresponding to the background temperature is set small, and the gradation weight corresponding to the target temperature is set large (see FIG. 3D). In this case, since the target area occupied in the input image 1 is generally smaller than the area occupied in the background, in the conventional method, the background contrast is high and easy to identify. Is difficult to identify (see FIG. 3B). However, in the
上記説明では、入力画像1の輝度は16bitの階調を有するものとし、出力画像6の画素値は8bitの階調を有するものとして説明した。しかし、入力画像1の階調よりも出力画像6の階調が狭いダイナミックレンジであれば、どのような階調であっても同様に階調圧縮可能である。 In the above description, the luminance of the input image 1 is assumed to have a 16-bit gradation, and the pixel value of the output image 6 is assumed to have an 8-bit gradation. However, as long as the gradation of the output image 6 is narrower than the gradation of the input image 1, the gradation can be similarly compressed regardless of the gradation.
実施の形態2.
実施の形態2では、重み4の生成機能を加えた画像処理装置10について説明する。
なお、実施の形態2では、画像処理装置10について、実施の形態1に係る画像処理装置10と異なる部分を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, an
In the second embodiment, the
図4は、実施の形態2に係る画像処理装置10の機能ブロック図である。
画像処理装置10は、図1に示す画像処理装置10が備える機能に加え、目標検出部17、重み決定部18を備える。
FIG. 4 is a functional block diagram of the
The
目標検出部17は、形状等に基づき、入力画像1の中から目標を検出し、目標の画素値、面積(画素数)、画素値幅を目標情報7として出力する。重み決定部18は、目標情報7を入力し、目標の存在する画素値の重みを大きく、存在しない画素値の重みを小さく設定した重み8を出力する。
そして、重み記憶部16は、重み決定部18が出力した重み8を重み4として記憶し、階層削減部11はこのように自動設定された重み4を使用する。
The
And the weight memory |
実施の形態1に係る画像処理装置10では、事前に目標の画素値が判明している必要がある、あるいは、事前に目標の画素値が不明な場合には広い画素値範囲の重みを大きくする必要がある。
しかしながら、実施の形態2に係る画像処理装置10では、目標の画素値が事前に分かっていない場合でも、目標の識別に最適な重み4を自動生成する。そのため、目標のコントラストを維持したまま広いダイナミックレンジの画像を狭ダイナミックレンジの画像に階調圧縮することが可能となり、表示装置を通しても使用者が識別しやすい画像を供給することが可能となる。
In the
However, the
なお、以上の実施の形態に係る画像処理装置10は、赤外線センサを利用する装置に一般的に利用可能であり、画像を表示して使用者に供給する赤外線カメラや、航法装置や、背景とは異なる赤外線の特徴を利用して目標を捜索探知する目標捜索装置、赤外線の特性波長帯から物質の分布を画像化して表示するガス検知器、赤外線天文観測機器等に利用可能である。
Note that the
図5は、画像処理装置10のハードウェア構成図である。
図5に示すように、画像処理装置10は、プログラムを実行するCPU911(Central・Processing・Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう)を備えている。CPU911は、バス912を介してROM913、RAM914、LCD901(Liquid Crystal Display)、キーボード902(K/B)、通信ボード915、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置920(固定ディスク装置)の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置などの記憶装置でもよい。磁気ディスク装置920は、所定の固定ディスクインタフェースを介して接続される。
FIG. 5 is a hardware configuration diagram of the
As shown in FIG. 5, the
磁気ディスク装置920又はROM913などには、オペレーティングシステム921(OS)、ウィンドウシステム922、プログラム群923、ファイル群924が記憶されている。プログラム群923のプログラムは、CPU911、オペレーティングシステム921、ウィンドウシステム922により実行される。
An operating system 921 (OS), a
プログラム群923には、上記の説明において「階層削減部11」、「分布計測部12」、「クラスタ抽出部13」、「階調割当部14」、「階調変換部15」、「重み記憶部16」、「目標検出部17」、「重み決定部18」等として説明した機能を実行するソフトウェアやプログラムやその他のプログラムが記憶されている。プログラムは、CPU911により読み出され実行される。
ファイル群924には、上記の説明において「入力画像1」、「度数分布2」、「クラスタ情報3」、「重み4」、「変換曲線5」、「出力画像6」、「目標情報7」、「重み8」等の情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「データベース」の各項目として記憶される。「データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してCPU911によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのCPU911の動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のCPU911の動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
The
The
また、上記の説明におけるフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、RAM914のメモリ、その他光ディスク等の記録媒体やICチップに記録される。また、データや信号は、バス912や信号線やケーブルその他の伝送媒体や電波によりオンライン伝送される。
また、上記の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。また、「〜装置」として説明するものは、「〜回路」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ROM913に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組合せ、さらには、ファームウェアとの組合せで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ROM913等の記録媒体に記憶される。プログラムはCPU911により読み出され、CPU911により実行される。すなわち、プログラムは、上記で述べた「〜部」としてコンピュータ等を機能させるものである。あるいは、上記で述べた「〜部」の手順や方法をコンピュータ等に実行させるものである。
In the above description, the arrows in the flowchart mainly indicate input / output of data and signals, and the data and signal values are recorded in a memory of the
In addition, what is described as “to part” in the above description may be “to circuit”, “to device”, “to device”, “to means”, and “to function”. It may be “step”, “˜procedure”, “˜processing”. In addition, what is described as “˜device” may be “˜circuit”, “˜device”, “˜means”, “˜function”, and “˜step”, “˜procedure”, “ ~ Process ". That is, what is described as “˜unit” may be realized by firmware stored in the
1 入力画像、2 度数分布、3 クラスタ情報、4 重み、5 変換曲線、6 出力画像、7 目標情報、8 重み、10 画像処理装置、11 階層削減部、12 分布計測部、13 クラスタ抽出部、14 階調割当部、15 階調変換部、16 重み記憶部、17 目標検出部、18 重み決定部。 1 input image, 2 frequency distribution, 3 cluster information, 4 weight, 5 transformation curve, 6 output image, 7 target information, 8 weight, 10 image processing device, 11 hierarchy reduction unit, 12 distribution measurement unit, 13 cluster extraction unit, 14 gradation allocation unit, 15 gradation conversion unit, 16 weight storage unit, 17 target detection unit, 18 weight determination unit.
Claims (6)
前記入力画像における画素値の出現頻度の分布を計測する分布計測部と、
前記分布計測部が計測した分布を曲線化した場合において、出現頻度が周囲の画素値に比べて高い極大値となる画素値を挟む、出現頻度が周囲の画素値に比べて低い極小値となる2つの画素値の間の複数の画素値を1つのクラスタとして、前記分布に含まれる複数のクラスタを抽出するクラスタ抽出部と、
画素値毎に重みを記憶した重み記憶部と、
前記クラスタ抽出部が抽出した各クラスタについて、そのクラスタに含まれる所定の画素値に対して前記重み記憶部が記憶した重みをそのクラスタの重みとし、重みが重いクラスタほど割り当てられる階調が大きくなるように、各クラスタに含まれる各画素値に新たな画素値を割り当てる階調割当部と、
前記階調割当部が割り当てた新たな画素値を用いて、前記入力画像を変換して出力画像を生成する階調変換部と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 An image processing device that generates an output image with a reduced dynamic range of gradation of an input image,
A distribution measurement unit that measures the distribution of the appearance frequency of pixel values in the input image;
When the distribution measured by the distribution measuring unit is curved, a pixel value having an appearance frequency that is a maximum value higher than the surrounding pixel values is sandwiched, and the appearance frequency is a minimum value that is lower than the surrounding pixel values. A plurality of pixel values between two pixel values as one cluster, and a cluster extraction unit that extracts a plurality of clusters included in the distribution;
A weight storage unit storing weights for each pixel value;
For each cluster extracted by the cluster extraction unit, the weight stored by the weight storage unit with respect to a predetermined pixel value included in the cluster is set as the weight of the cluster, and the higher the weight assigned to the cluster, the larger the gradation assigned. As described above, a gradation assigning unit that assigns a new pixel value to each pixel value included in each cluster;
An image processing apparatus comprising: a gradation conversion unit configured to convert the input image using the new pixel value assigned by the gradation assignment unit to generate an output image.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The gradation assigning unit increases the assigned gradation as the weight is increased, and increases the assigned gradation as the number of pixel values included in the cluster increases, so that a new pixel is added to each pixel value included in each cluster. The image processing apparatus according to claim 1, wherein a value is assigned.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, wherein the gradation assigning unit assigns a new pixel value only to a pixel value included in any one of the clusters extracted by the cluster extracting unit.
前記入力画像から所定の目標を検出し、検出した目標の画素値を特定する目標特定部と、
前記目標特定部が特定した目標の画素値を含む所定の範囲の画素値に対して、他の画素値よりも重い重みを付ける重み決定部と
を備え、
前記重み記憶部は、前記重み決定部が決定した重みを記憶する
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像処理装置。 The image processing apparatus further includes:
A target identification unit for detecting a predetermined target from the input image and identifying a pixel value of the detected target;
A weight determining unit that gives a heavier weight than other pixel values to a predetermined range of pixel values including the target pixel value specified by the target specifying unit;
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the weight storage unit stores the weight determined by the weight determination unit.
処理装置が、前記入力画像における画素値の出現頻度の分布を計測する分布計測ステップと、
処理装置が、前記分布計測ステップで計測した分布を曲線化した場合において、出現頻度が周囲の画素値に比べて高い極大値となる画素値を挟む、出現頻度が周囲の画素値に比べて低い極小値となる2つの画素値の間の複数の画素値を1つのクラスタとして、前記分布に含まれる複数のクラスタを抽出するクラスタ抽出ステップと、
処理装置が、前記クラスタ抽出ステップで抽出した各クラスタについて、そのクラスタに含まれる所定の画素値に対して予め記憶装置に記憶した重みをそのクラスタの重みとし、重みが重いクラスタほど割り当てられる階調が大きくなるように、各クラスタに含まれる各画素値に新たな画素値を割り当てる階調割当ステップと、
処理装置が、前記階調割当ステップで割り当てた新たな画素値を用いて、前記入力画像を変換して出力画像を生成する階調変換ステップと
を備えることを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for generating an output image with a reduced dynamic range of gradation of an input image,
A distribution measuring step in which the processing device measures a distribution of appearance frequencies of pixel values in the input image;
When the processing apparatus curves the distribution measured in the distribution measurement step, the appearance frequency is lower than the surrounding pixel values with the appearance frequency sandwiching a pixel value having a maximum value higher than the surrounding pixel values. A cluster extraction step of extracting a plurality of clusters included in the distribution, with a plurality of pixel values between two pixel values serving as minimum values as one cluster;
For each cluster extracted in the cluster extraction step by the processing device, the weight stored in the storage device in advance for the predetermined pixel value included in the cluster is used as the weight of the cluster, and the gradation assigned to the cluster with a higher weight A gradation assigning step for assigning a new pixel value to each pixel value included in each cluster,
An image processing method, comprising: a gradation conversion step in which the processing device converts the input image using the new pixel value allocated in the gradation allocation step to generate an output image.
前記入力画像における画素値の出現頻度の分布を計測する分布計測処理と、
前記分布計測処理で計測した分布を曲線化した場合において、出現頻度が周囲の画素値に比べて高い極大値となる画素値を挟む、出現頻度が周囲の画素値に比べて低い極小値となる2つの画素値の間の複数の画素値を1つのクラスタとして、前記分布に含まれる複数のクラスタを抽出するクラスタ抽出処理と、
前記クラスタ抽出処理で抽出した各クラスタについて、そのクラスタに含まれる所定の画素値に対して予め記憶装置に記憶した重みをそのクラスタの重みとし、重みが重いクラスタほど割り当てられる階調が大きくなるように、各クラスタに含まれる各画素値に新たな画素値を割り当てる階調割当処理と、
前記階調割当処理で割り当てた新たな画素値を用いて、前記入力画像を変換して出力画像を生成する階調変換処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 An image processing program for generating an output image with a reduced dynamic range of gradation of an input image,
A distribution measurement process for measuring a distribution of appearance frequencies of pixel values in the input image;
When the distribution measured by the distribution measurement process is curved, a pixel value whose appearance frequency is a maximum value higher than the surrounding pixel values is sandwiched, and the appearance frequency is a minimum value lower than the surrounding pixel values. A cluster extraction process for extracting a plurality of clusters included in the distribution, with a plurality of pixel values between two pixel values as one cluster;
For each cluster extracted in the cluster extraction process, the weight stored in advance in the storage device for the predetermined pixel value included in the cluster is used as the weight of the cluster, so that the higher the weight assigned to the cluster, the larger the gradation assigned. Gradation allocation processing for assigning a new pixel value to each pixel value included in each cluster,
An image processing program for causing a computer to execute gradation conversion processing for converting the input image and generating an output image using a new pixel value assigned in the gradation assignment processing.
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CN116309186A (en) * | 2023-05-12 | 2023-06-23 | 北京理工大学 | Infrared image dynamic range compression method based on multi-section S-curve mapping |
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2012
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CN116309186A (en) * | 2023-05-12 | 2023-06-23 | 北京理工大学 | Infrared image dynamic range compression method based on multi-section S-curve mapping |
CN116309186B (en) * | 2023-05-12 | 2023-09-12 | 北京理工大学 | Infrared image dynamic range compression method based on multi-section S-curve mapping |
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