JP2852287B2 - 画質改善方法、エッジ強度計算方法及び装置 - Google Patents

画質改善方法、エッジ強度計算方法及び装置

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JP2852287B2
JP2852287B2 JP9002773A JP277397A JP2852287B2 JP 2852287 B2 JP2852287 B2 JP 2852287B2 JP 9002773 A JP9002773 A JP 9002773A JP 277397 A JP277397 A JP 277397A JP 2852287 B2 JP2852287 B2 JP 2852287B2
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俊一 加藤
裕一 小林
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサや
ディジタルカメラ等からの入力画像に対し、明部、暗部
での微妙な輝度値の変化を強調しつつ、局所的なコント
ラストと大域的なコントラストとを同時に強調し、出力
レンジに適合させて出力し得る画質改善方法、エッジ強
度計算方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、画像処埋又は画像表示を伴う視
覚技術分野では、より高精細な画像が要求されるため、
人間の特殊な操作を介さずに、入力画像を可能な限り高
精度な画像に変換する画質改善方法が必要とされてい
る。
【０００３】この種の画質改善方法としては、画像の各
画素値を線形変換する方法、ガンマ補正に代表される指
数変換方法及び対数変換方法がある。また、極端に画像
を強調したい場合、ヒストグラム平坦化により、画像の
画素値をコントラスト強調する方法などがある。
【０００４】また、人の輝度感度特性曲線に合わせて、
レンジを幾つかの区間に分割し、各区間毎に曲線に近似
した線分を求め、それらの線分を結合させて、画素値を
変換する区分的線形変換方法等がある（高木、下田（監
修）「画像解析ハンドブック」、東京大学出版会、1991
年）。
【０００５】ここで、線形変換による方法では、図１５
に示すように、入力画像の画素値Ｉの区間を幾つかの区
分に分けて、夫々の区間で線分の傾きを変えることによ
り、出力のダイナミックレンジを区分的に増減させ、コ
ントラストを強調している。
【０００６】また、対数変換による方法では、図１６に
示すように、入力画像の画素値Ｉを全体に増す側に変換
する。なお、図示するように、画素値の小さい方が大き
い増分をもつことから、主に暗部のコントラストが強調
されることがわかる。
【０００７】さらに、指数変換による方法では、図１６
に示すように、指数が１より小さい場合、対数変換同様
の変換カーブを描き、全体に画素値を増す側に変換す
る。従って、暗部のコントラストが強調される。一方、
指数が１より大きい場合、図１７に示すように、全体に
画素値を減じる側に変換する。よって、明部のコントラ
ストが強調される。
【０００８】区分的線形変換による方法は、区間を細分
化して曲線近似度を向上させることにより、相当程度の
コントラスト強調が可能となっている。
【０００９】ヒストグラム平坦化による方法は、画素値
の分布の塊を周囲に適切に分散させて、分布に則してコ
ントラスト強調を実行する技術であり、実際に種々の画
像強調手法のなかでも強調効果が著しい手法となってい
る。
【００１０】これらの他、分解能向上に優れた画像強調
方法としては、元々視認性のよい中間部ではコントラス
トをある程度抑制しつつ、明部及び暗部ではコントラス
トを強調するという画質改善方法および装置が特公平８
−２１０７９号公報に開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな画質改善方法では、以下のような問題がある。
【００１２】線形変換による方法では、処理対象の画像
毎に、利用者が目視判断しながら分画区間を決定し、各
区間での傾きを決めるため、一般性がないという問題が
ある。
【００１３】対数変換による方法では、画素値の小さい
区間のコントラストは強調されるものの、画素値の大き
い区間のコントラストが抑制される問題がある。
【００１４】指数変換による方法では、利用者が画像毎
に判断して指数を決定する手間がかかり、指数が１より
小さいとき画素値の小さい区間のコントラストは強調さ
れるものの、画素値の大きい区間のコントラストが抑制
される問題がある。また、指数が１より大きいとき、画
素値の大きい区間のコントラストは強調されるものの、
画素値の小さい区間のコントラストが抑制される問題が
ある。
【００１５】また、区分的線形変換方式は、計算量が膨
大で現実的でない問題がある。
【００１６】ヒストグラム平坦化による方法では、大域
的なコントラストの強調効果が著しい一方、領域内部で
の変化等を示す比較的に小さい局所的なコントラストが
抑制される問題がある。
【００１７】また、特公平８−２１０７９号公報に記載
の方法では、局所的なコントラストの強調効果が高いこ
とから局所的にシャープな画像が得られる一方、大域的
なコントラストを低下させる傾向がある。
【００１８】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、利用者の判断を要せずに簡単な計算により、局所的
及び大域的の双方のコントラストを強調し、画質を向上
し得る画質改善方法、エッジ強度計算方法及び装置を提
供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の骨子につ
いて説明する。特公平８−２１０７９号公報に開示され
た技術は、人間の視覚におけるＳ字型の応答特性を線形
に補正するために逆Ｓ字型変換を用いるものであるが、
前述した通り、局所的コントラストを強調する反面、大
域的なコントラストを低下させる傾向がある。
【００２０】この傾向を改善するため、本発明では、画
像全体の明るさ（全体の輝度の平均値ｖmean）に対して
局所的明るさ（画素近傍の輝度の平均値ｖave ）の比に
対応する係数を求め、全体の明るさと局所的明るさとの
差を強調することにより、局所的コントラストを維持し
つつ、大域的なコントラストの向上を図っている。
【００２１】また、本発明は、人間の側抑制機構におけ
る受容野が略同心円状であることを考慮して、画像の局
所的明るさを画素近傍の輝度の平均値ｖave により示す
ようにし、局所的コントラスト自体の改善も図るもので
ある。
【００２２】次に、本発明の第２の骨子について説明す
る。
【００２３】このような第１の骨子において、さらに大
域的コントラストの強調を図るため、明暗順応機構の考
慮により、画像の全体的な明るさを輝度値の平均値ｖ
meanで代表させ、これを逆Ｓ字型変換した補正値ｋ（ｖ
mean）を表示系の出力レンジの中間値Ｖmid に対応さ
せ、平均輝度の前後で出力レンジに適合させるように線
形変換を実行することにより、大域的コントラストの強
調を図っている。
【００２４】次に、本発明の第３の骨子について説明す
る。
【００２５】前述した第１の骨子において、逆Ｓ字型変
換の微分式を用い、暗い区間の変化と明るい区間の変化
とを強調することにより、明部、暗部の両方でのエッジ
強調効果の向上を図っている。なお、区間の変化には、
近傍画素間の最大勾配値ｄｖ（ｖ）を用いている。
【００２６】さて、上述した本発明の骨子に基づいて、
具体的には以下のような解決手段が実現される。
【００２７】請求項１に対応する発明は、画像の全体に
おける画素の輝度値ｖの平均値ｖme anを求め、前記画像
の各画素毎に、当該画素の近傍におけるｉ個の輝度値ｖ
１〜ｖｉの平均値ｖave を求め、前記全体の平均値ｖ
meanと前記近傍の平均値ｖaveとの比に対応する係数を
求め、前記係数をポジティブ画像での前記近傍の平均値
ｖave の相対値に乗じてポジティブ画素変量δposiを求
めると共に、前記係数をネガティブ画像での前記近傍の
平均値ｖave の相対値に乗じてネガティブ画素変量δ
negaを求め、前記ポジティブ画素変量δposiをポジティ
ブ画像での当該画素の輝度値の相対値に加えてこの相対
値を修正すると共に、前記ネガティブ画素変量δnegaを
ネガティブ画像での当該画素の輝度値の相対値に加えて
この相対値を修正し、これら修正した相対値の比の対数
によって当該画素の輝度値ｖを補正し、この補正結果ｋ
（ｖ）を出力レンジの範囲内に正規化する画質改善方法
である。
【００２８】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する画質改善方法において、前記正規化として
は、前記全体の平均値ｖmeanの補正結果ｋ（ｖmean）を
前記出力レンジの中間値Ｖmid に対応させるように実行
する画質改善方法である。
【００２９】さらに、請求項３に対応する発明は、画像
の全体の画素の輝度値ｖの平均値ｖmeanを求め、前記画
像の各画素毎に、当該画素の近傍におけるｉ個の輝度値
ｖ１〜ｖｉの平均値ｖave を求め、前記全体の平均値ｖ
meanと前記近傍の平均値ｖav e との比に対応する係数を
求め、前記係数をポジティブ画像での前記近傍の平均値
ｖave の相対値に乗じてポジティブ画素変量δposiを求
めると共に、前記係数をネガティブ画像での前記近傍の
平均値ｖave の相対値に乗じてネガティブ画素変量δ
negaを求め、前記ポジティブ画素変量δposiをポジティ
ブ画像での当該画素の輝度値ｖの相対値に加えてこの相
対値を修正すると共に、前記ネガティブ画素変量δnega
をネガティブ画像での当該画素の輝度値ｖの相対値に加
えてこの相対値を修正し、さらに、前記近傍の各輝度値
ｖ１〜ｖｉ間における上下、左右、左斜め、右斜めの４
方向に沿った各勾配の絶対値のうち最大を示す最大勾配
値ｄｖ（ｖ）を求め、この最大勾配値ｄｖ（ｖ）を前記
ポジティブ画像での相対値の修正結果で除してポジティ
ブ画像のエッジ強度値を求めると共に、当該最大勾配値
ｄｖ（ｖ）を前記ネガティブ画像での相対値の修正結果
で除してネガティブ画像のエッジ強度値を求め、これら
両エッジ強度値を互いに加えて当該画素のエッジ強度を
算出し、この算出結果ｄｋ（ｖ）を出力レンジの範囲内
に正規化するエッジ強度計算方法である。
【００３０】また、請求項４に対応する発明は、［ａ］
画像を入力するための画像入力手段と、［ｂ］前記画像
入力手段により入力された画像の全画素の輝度値を平均
して全体平均値ｖmeanを算出する全体平均算出手段と、
［ｃ］前記画像入力手段により入力された画像の各画素
毎に、当該画素の輝度値ｖ及びその近傍におけるｉ個の
画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを抽出する近傍画像抽出手段
と、［ｄ］前記近傍画像抽出手段により抽出された近傍
画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを平均して近傍平均値ｖave を
算出する近傍平均算出手段と、［ｅ］前記全体平均算出
手段により算出された全体平均値ｖmeanと前記近傍平均
算出手段により算出された近傍平均値ｖav e との比に対
応する係数を算出する係数算出手段と、［ｆ］前記近傍
画像抽出手段により抽出された当該画素の輝度値ｖ、前
記全体平均算出手段により算出された全体平均値
ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出された近傍平
均値ｖave、及び前記係数算出手段により算出された係
数に基づいて、ポジティブ画像の画素値変量δposiを決
定するポジティブ画像画素値変量決定手段と、［ｇ］前
記近傍画像抽出手段により抽出された当該画素の輝度値
ｖ、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値
ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出された近傍平
均値ｖave 、及び前記係数算出手段により算出された係
数に基づいて、ネガティブ画像の画素値変量δnegaを決
定するネガティブ画像画素値変量決定手段と、［ｈ］前
記ポジティブ画像画素値変量決定手段により決定された
画素値変量δpo si及び前記ネガティブ画像画素値変量決
定手段により決定された画素値変量δne gaの各々に基づ
いて夫々当該画素の輝度値ｖを補正し、夫々の補正結果
の比の対数を求めて画素補正値ｋ（ｖ）を算出する画素
値補正手段と、［ｊ］前記画素補正手段により算出され
た全ての画素補正値ｋ（ｖ）のうち、最大値ｋmax と最
小値ｋmin とを算出する補正値最大最小値算出手段と、
［ｌ］前記補正値最大最小値算出手段により算出された
最大値ｋmax 及び最小値ｋmin に基づいて、前記画素値
補正手段により算出された画素補正値ｋ（ｖ）を出力レ
ンジの範囲内に正規化して正規化変換値Ｖ（ｖ）を算出
する画素値正規化手段と、［ｍ］前記画素値正規化手段
により算出された各画素の正規化変換値Ｖ（ｖ）に基づ
いて、画像全体を構成して出力する画像出力手段とを備
えた画質改善装置である。
【００３１】さらに、請求項５に対応する発明は、請求
項４に対応する画質改善装置において、前記画素値正規
化手段及び前記画像出力手段に代えて、［ａ］前記全体
平均算出手段により算出された全体平均値ｖmean、前記
近傍平均算出手段により算出された近傍平均値ｖave 、
及び前記係数算出手段により算出された係数に基づい
て、前記全体平均値ｖmeanの補正値ｋ（ｖmean）を算出
する全体平均補正値算出手段と、［ｂ］前記画素値補正
手段により算出された各画素の画素補正値ｋ（ｖ）と前
記全体平均補正値算出手段により算出された補正値ｋ
（ｖmean）とを比較し、ｋ（ｖ）＜ｋ（ｖmean）のとき
には画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジ範囲内の中間値Ｖ
mid より小さい出力レンジ区間へ線形変換し、ｋ（ｖ）
＝ｋ（ｖmean）のときには画素補正値ｋ（ｖ）を出力レ
ンジの中間値Ｖmid へ変換し、ｋ（ｖ）＞ｋ（ｖmean）
のときには画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジ範囲内の中
間値Ｖmid より大きい出力レンジ区間へ線形変換するこ
とにより、各画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジの範囲内
に正規化して正規化変換値Ｖ（ｖ）を算出する画素補正
値変換手段と、［ｃ］前記画素補正値変換手段により算
出された各画素の正規化変換値Ｖ（ｖ）に基づいて、画
像全体を構成して出力する正規化画像出力手段とを備え
た画質改善装置である。
【００３２】さらに、請求項６に対応する発明は、
［ａ］画像を入力するための画像入力手段と、［ｂ］前
記画像入力手段により入力された画像の全画素の輝度値
を平均して全体平均値ｖmeanを算出する全体平均算出手
段と、［ｃ］前記画像入力手段により入力された画像の
各画素毎に、当該画素の輝度値ｖ及びその近傍における
ｉ個の画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを抽出する近傍画像抽出
手段と、［ｄ］前記近傍画像抽出手段により抽出された
近傍画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを平均して近傍平均値ｖ
ave を算出する近傍平均算出手段と、［ｅ］前記全体平
均算出手段により算出された全体平均値ｖmeanと前記近
傍平均算出手段により算出された近傍平均値ｖave との
比に対応する係数を算出する係数算出手段と、［ｆ］前
記近傍画像抽出手段により抽出された当該画素の輝度値
ｖ、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値
ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出された近傍平
均値ｖav e 、及び前記係数算出手段により算出された係
数に基づいて、ポジティブ画像の画素値変量δposiを決
定するポジティブ画像画素値変量決定手段と、［ｇ］前
記近傍画像抽出手段により抽出された当該画素の輝度値
ｖ、前記全体平均算出手段により算出された全体平均値
ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出された近傍平
均値ｖave 、及び前記係数算出手段により算出された係
数に基づいて、ネガティブ画像の画素値変量δnegaを決
定するネガティブ画像画素値変量決定手段と、［ｈ］前
記近傍画像抽出手段により抽出された近傍画素の各輝度
値ｖ１〜ｖｉ間における上下、左右、左斜め、右斜めの
４方向に沿った各勾配の絶対値のうち最大を示す最大勾
配値ｄｖ（ｖ）を算出する近傍画素最大勾配値算出手段
と、［ｊ］前記ポジティブ画像画素値変量決定手段によ
り決定された画素値変量δposiをポジティブ画像での当
該画素の輝度値ｖの相対値に加えてこの相対値を修正す
ると共に、前記近傍画素最大勾配値算出手段により算出
された最大勾配値ｄｖ（ｖ）を当該修正結果で除してポ
ジティブ画像エッジ強度値を算出するポジティブ画像エ
ッジ強度値算出手段と、［ｌ］前記ネガティブ画像画素
値変量決定手段により決定された画素値変量δnegaをネ
ガティブ画像での当該画素の輝度値ｖの相対値に加えて
この相対値を修正すると共に、前記近傍画素最大勾配値
算出手段により算出された最大勾配値ｄｖ（ｖ）を当該
修正結果で除してネガティブ画像エッジ強度値を算出す
るネガティブ画像エッジ強度値算出手段と、［ｍ］前記
ポジティブ画像エッジ強度値算出手段により算出された
ポジティブ画像エッジ強度値と前記ネガティブ画像エッ
ジ強度値算出手段により算出されたネガティブ画像エッ
ジ強度値とを互いに加えて当該画素のエッジ強度値ｄｋ
（ｖ）を算出するエッジ強度算出手段と、［ｎ］前記エ
ッジ強度算出手段により算出された各画素のエッジ強度
値ｄｋ（ｖ）を出力レンジの範囲内に正規化して正規化
変換値ｄＶ（ｖ）を算出するエッジ強度正規化手段と、
［ｏ］前記エッジ強度正規化手段により算出された各画
素の正規化変換値ｄＶ（ｖ）に基づいて、画像全体を構
成して出力するエッジ強度画像出力手段とを備えたエッ
ジ強度計算装置である。
【００３３】（作用）従って、請求項１及び請求項４に
対応する発明は以上のような手段を講じたことにより、
入力された画像の輝度値の分布特性を事前に仮定するこ
となしに、入力された画像の全体平均値ｖmeanを求める
ことにより、局所的な輝度値ｖ１〜ｖｉの分布に適応し
てコントラストを強調する度合いを、各画素近傍での処
理のみで調節することができるので、利用者の判断を要
せずに簡単な計算により、画質を向上させることができ
る。
【００３４】また、請求項２及び請求項５に対応する発
明は、請求項１に対応する作用に加え、全体の平均値ｖ
meanの補正値ｋ（ｖmean）を出力レンジの感度の良い中
間値Ｖmid に対応づけて正規化するので、局所的なコン
トラストと大域的コントラストとを同時に強調すること
ができる。
【００３５】さらに、請求項３及び請求項６に対応する
発明は、請求項１及び請求項４と同様のコントラスト強
調の後にエッジ強度を算出するので、明部、暗部の両方
で細かい対象物や構造を含む大部分の画像に対して、利
用者の判断を要せずに簡単な計算により、精度の良いエ
ッジ強度の算出及びエッジ検出を実行でき、優れたエッ
ジ強調画像を出力することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００３７】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係る画質改善装置の構成を示すブロック
図である。この画質改善装置は、画像入力部１、全体平
均算出部２、近傍画像抽出部３、近傍平均算出部４、係
数算出部５、ポジティブ画像画素値変量決定部６、ネガ
ティブ画像画素値変量決定部７、画素値補正部８、画素
値補正制御部９、画素補正値記憶部１０、画素補正値最
大最小値算出部１１、画素値正規化部１２、画素値正規
化制御部１３、画素値正規化変換値記憶部１４及び画像
出力部１５を備えている。また、前段の構成要素で得ら
れたデータは、後段の構成要素で使用可能となってい
る。
【００３８】ここで、画像入力部１は、画像が入力され
て保存されるものであり、全体平均算出部２及び近傍平
均算出部３などから読出可能なものであって、例えばイ
メージセンサ、モニタカメラ又はディジタルカメラ等が
適宜使用可能となっている。
【００３９】全体平均算出部２は、画像入力部にて入力
された画像の全画素の輝度値（画素値）を平均して全体
平均値ｖmeanを算出し、この全体平均値ｖmeanを係数算
出部５に与える機能をもっている。
【００４０】近傍画像抽出部３は、画像入力部１にて入
力された画像の各画素毎に、当該画素の輝度値ｖ及びそ
の近傍におけるｉ個の画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを抽出し
て近傍平均算出部４に与える機能をもっている。
【００４１】近傍平均算出部４は、近傍画像抽出部３に
より抽出された近傍画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを平均して
近傍平均値ｖave を算出し、この近傍平均値ｖave を係
数算出部５、ポジティブ画像画素値変量決定部６及びネ
ガティブ画像画素値変量決定部７に与える機能をもって
いる。
【００４２】係数算出部５は、全体平均算出部２から受
けた全体平均値ｖmeanと近傍平均算出部から受けた近傍
平均値ｖave との比に対応してポジティブ画像の係数α
posi及びネガティブ画像の係数αnegaを算出するもので
あり、係数αposiをポジティブ画像画素値変量決定部６
に与える機能と、係数αnegaをネガティブ画像画素値変
量決定部７に与える機能とをもっている。
【００４３】ポジティブ画像画素値変量決定部６は、近
傍画像抽出部５により抽出された当該画素の輝度値ｖ、
全体平均算出部２により算出された全体平均値ｖmean、
近傍平均算出部４により算出された近傍平均値ｖave 、
及び係数算出部５により算出された係数αposiに基づい
て、ポジティブ画像の画素値変量δposiを決定するもの
であり、この画素値変量δposiを画素値補正部８に与え
る機能をもっている。
【００４４】ネガティブ画像画素値変量決定部７は、近
傍画像抽出部３により抽出された当該画素の輝度値ｖ、
全体平均算出部２により算出された全体平均値ｖmean、
近傍平均算出部４により算出された近傍平均値ｖave 、
及び係数算出部５により算出された係数αnegaに基づい
て、ネガティブ画像の画素値変量δnegaを決定するもの
であり、この画素値変量δnegaを画素値補正部８に与え
る機能をもっている。
【００４５】画素値補正部８は、ポジティブ画像画素値
変量決定部６により決定された画素値変量δposi及びネ
ガティブ画像画素値変量決定部７により決定された画素
値変量δnegaの各々に基づいて夫々当該画素の輝度値ｖ
を補正し、夫々の補正結果の比の対数を求めて画素補正
値ｋ（ｖ）を算出するものであり、この画素補正値ｋ
（ｖ）を画素値補正制御部９に与える機能をもってい
る。
【００４６】画素値補正制御部９は、画素値補正部８か
ら受ける画素補正値ｋ（ｖ）を画素補正値記憶部１０に
与える機能と、全ての画素について画素補正値ｋ（ｖ）
を算出するように近傍画像抽出部３乃至画素値補正部８
を制御する機能をもっている。
【００４７】画素補正値記憶部１０は、画素値補正制御
部９から受ける各画素補正値ｋ（ｖ）をメモリ等に格納
するものであり、画素補正値最大最小値算出部１１及び
画素値正規化手段から読出可能となっている。
【００４８】画素補正値最大最小値算出部１１は、画素
補正値記憶部１０にて記憶された全ての画素補正値ｋ
（ｖ）のうち、最大値ｋmax と最小値ｋmin とを算出し
て画素値正規化部１２に与える機能をもっている。
【００４９】画素値正規化部１２は、画素補正値最大最
小値算出部１１から受ける最大値ｋmax 及び最小値ｋ
min に基づいて、画素値補正部８により算出された各画
素の画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジの範囲内に正規化
して夫々正規化変換値Ｖ（ｖ）を算出し、これら正規化
変換値Ｖ（ｖ）を画素値正規化制御部１３に与える機能
をもっている。
【００５０】画素値正規化制御部１３は、画素値正規化
部１２から受ける正規化変換値Ｖ（ｖ）を画素値正規化
変換値記憶部１４に与える機能と、全ての画素について
正規化変換値Ｖ（ｖ）を算出するように画素値正規化部
１２を制御する機能をもっている。
【００５１】画素値正規化変換値記憶部１４は、画素値
正規化制御部１３から受ける各正規化変換値Ｖ（ｖ）を
メモリ等に格納するものであり、画像出力部１５から読
出可能となっている。
【００５２】画像出力部１５は、画素値正規化変換値記
憶部１４にて記憶された各画素の正規化変換値Ｖ（ｖ）
に基づいて、画像全体を構成して出力する機能をもって
いる。
【００５３】次に、以上のように構成された画質改善装
置による画質改善方法を図２のフローチャートを用いて
説明する。
【００５４】まず、イメージセンサ、モニタカメラ、デ
ィジタルカメラ等の画像入力部１により画像を入力す
る。このとき、入力画像の各画素値が取り得る変域の下
限をｖL 、上限をｖU と表すものとする。
【００５５】全体平均算出部２は、入力画像の全画素値
を加算し、加算結果を全画素数で除算して、入力画像の
全体平均値ｖmeanを算出する（ＳＴ１）。
【００５６】近傍画像抽出部３は、入力部１より画像を
受け取り、与えられた、あるいは適当に定められた画素
数の近傍領域を抽出し、近傍画像とする（ＳＴ２）。
【００５７】近傍の最も単純な例は、注目する画素の８
近傍であり、図３に示すように、注目画素の画素値をｖ
とし、注目画素の近傍における８個の画素値をそれぞれ
ｖ１〜ｖ８のいずれかの符号で表すものとする。また、
図４は画像全体と注目画素とその近傍画素との関係を示
す模式図である。以下、近傍画素を８個とした例につい
て説明する。
【００５８】近傍平均算出部４は、近傍画像抽出部３よ
り近傍画像を受け取り、次の（１）式に示すように、近
傍画像の画素値を平均して近傍平均値ｖave を算出する
（ＳＴ３）。
【００５９】
【数１】
【００６０】係数算出部５は、全体平均算出部２より全
体平均値ｖmeanを受け取り、近傍平均算出部４より近傍
平均値ｖave を受け取り、次の（２）式及び（３）式に
示すように、それらの比を算出し（ＳＴ４）、ポジティ
ブ画素値補正係数αposiと、ネガティブ画素値補正係数
αnegaとする。
【００６１】
【数２】
【００６２】ポジティブ画像画素値変量決定部６は、近
傍平均算出部４より近傍画素値平均値ｖave を受け取
り、係数算出部５より画素値補正係数αposiを受け取
り、次の（４）式に示すように、入力画像の画素値下限
値ｖL との差を算出したものに画素値補正係数αposiを
乗じて適当な定数βposiを加え、ポジティブ画像画素値
変量δposiとする（ＳＴ５）。
【００６３】 δposi＝αposi（ｖave −ｖL ）＋βposi …（４） ネガティブ画像画素値変量決定部７は、近傍平均算出部
４より近傍画素値平均値ｖave を受け取り、係数算出部
５より画素値補正係数αnegaを受け取り、次の（５）式
に示すように、入力画像の画素値上限値ｖU との差を算
出したものに画素値補正係数αnegaを乗じて適当な定数
βnegaを加え、ネガティブ画像画素値変量δnegaとする
（ＳＴ６）。
【００６４】 δnega＝αnega（ｖU −ｖave ）＋βnega …（５） 画素値補正部８は、ポジティブ画像画素値変量決定部６
よりポジティブ画像画素値変量δposiを受け取り、ネガ
ティブ画像画素値変量決定部７よりネガティブ画像画素
値変量δnegaを受け取り、次の（６）式に示すように、
注目画素の画素値ｖから画像の下限値ｖL を差し引いた
値にポジティブ画像画素値変量δposiを加えてポジティ
ブ画像画素値補正値を求め、また画像の上限値ｖU から
注目画素の画素値ｖを差し引いた値にネガティブ画像画
素変量δnegaを加えてネガティブ画像画素値補正値を求
め、ポジティブ画像画素値補正値をネガティブ画像画素
値補正値で割って比を求め、さらにその比の対数（自然
対数）を算出し、画素補正値ｋ（ｖ）とする（ＳＴ
７）。
【００６５】
【数３】
【００６６】画素値補正制御部９は、入力画像の全画素
について、画素補正値ｋを算出するように画素値補正部
８等を制御する。
【００６７】画素補正値記憶部１０は、全画素について
画素値補正制御部９から全画素の画素補正値ｋを受け取
り、メモリ等に格納する。
【００６８】画素補正値最大・最小値算出部１１は、画
素値補正記憶部１０から全画素の画素補正値を読み出
し、次の（７）式〜（８）式に示すように、それらの最
大値ｋmax 、最小値ｋmin を算出する。
【００６９】 ｋmax ＝ｍａｘ（ｋ（ｖ0 ），ｋ（ｖ1 ），ｋ（ｖ2 ），…，ｋ（ｖn ）） …（７） ｋmin ＝ｍｉｎ（ｋ（ｖ0 ），ｋ（ｖ1 ），ｋ（ｖ2 ），…，ｋ（ｖn ）） …（８） 但し、ｎは全画素数である。
【００７０】画素値正規化部１２は、画素補正値記憶部
１０より画素補正値を読み出し、出力レンジの最大値Ｖ
max 、最小値Ｖmin に対して、画素補正値ｋ（ｖ）を次
の（９）式に示すように正規化変換する（ＳＴ７）。
【００７１】
【数４】
【００７２】画素値変換制御部１３は、入力画像の全画
素について、画素値正規化部１２によって画素値変換値
Ｖ（ｖ）を算出する。
【００７３】画素値正規化変換値記憶部１４は、全画素
について画素値正規化制御部１３から全画素の画素値変
換値Ｖ（ｖ）を受け取り、格納する。
【００７４】画像出力部１５は、画素値正規化変換値記
憶部１４から各画素の画素値変換値Ｖ（ｖ）を受け取
り、画像全体を構成して出力する。
【００７５】（評価）次に、このような画質改善方法に
より、画像のコントラストとシャープさがどのように改
善されるかについて述べる。
【００７６】図５は明部、中間部、暗部が存在するガソ
リンスタンドの風景画像を似せた模型における画質改善
前の原画像を示す図であり、全体的にぼやけており、さ
らに、図５の上半分に位置する暗部の視認性が低くなっ
ている。
【００７７】一方、本実施形態による画質改善後の画像
は、図６に示すように、全体的にシャープとなり、特に
原画像とは異なり、暗部における店内が良好に視認でき
ると共に、洗車機やスタンド部などの明部の視認性も向
上されている。
【００７８】上述したように第１の実施の形態によれ
ば、入力された画像の輝度値の分布特性を事前に仮定す
ることなしに、入力された画像の全体平均値ｖmeanを求
めることにより、局所的な輝度値ｖ１〜ｖｉの分布に適
応してコントラストを強調する度合いを、各画素近傍で
の処理のみで調節することができるので、利用者の判断
を要せずに簡単な計算により、画質を向上させることが
できる。
【００７９】具体的には、入力された原画像から、その
各画素の近傍でのコントラストを改善したシャープな画
像を得ることができる。例えば撮像素子からの輝度信号
を高精度高分解能に補正したり、コントラストの悪い画
像データの画質を改善することができる。
【００８０】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態に係る画質改善装置について説明する。
【００８１】図７はこの画質改善装置の構成を示すブロ
ック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
【００８２】すなわち、本実施の形態は、第１の実施形
態の処理に加え、平均輝度と表示系の輝度中心とを対応
付けて正規化することにより画像全体のコントラストの
改善を図るものであって、具体的には図７に示すよう
に、画素値正規化部１２乃至画像出力部１５に代えて、
全体平均補正値算出部２０、画素補正値変換部２１、画
素補正値変換制御部２２、画素補正値変換値記憶部２３
及び正規化画像出力部２４を備えている。
【００８３】ここで、全体平均補正値算出部２０は、全
体平均算出部２により算出された全体平均値ｖmean、近
傍平均算出部４により算出された近傍平均値ｖave 、及
び係数算出部５により算出された係数αposi，αnegaに
基づいて、全体平均値ｖmeanの補正値ｋ（ｖmean）を算
出し、この補正値ｋ（ｖmean）を画素補正値変換部２１
に与える機能をもっている。
【００８４】画素補正値変換部２１は、画素値補正部８
により算出された各画素の画素補正値ｋ（ｖ）と全体平
均補正値算出部２０により算出された補正値ｋ
（ｖmean）とを比較し、ｋ（ｖ）＜ｋ（ｖmean）のとき
には画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジ範囲内の中間値Ｖ
mid より小さい出力レンジ区間へ線形変換し、ｋ（ｖ）
＝ｋ（ｖmean）のときには画素補正値ｋ（ｖ）を出力レ
ンジ範囲内の中間値Ｖmid へ線形変換し、ｋ（ｖ）＞ｋ
（ｖmean）のときには画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジ
範囲内の中間値Ｖmid より大きい出力レンジ区間へ線形
変換することにより、各画素補正値ｋ（ｖ）を出力レン
ジの範囲内に正規化して正規化変換値Ｖ（ｖ）を算出す
るものであり、正規化変換値Ｖ（ｖ）を画素補正値変換
制御部２２に与える機能をもっている。
【００８５】画素補正値変換制御部２２は、画素補正値
変換部２１から受ける正規化変換値Ｖ（ｖ）を画素補正
値変換値記憶部２３に与える機能と、全ての画素につい
て正規化変換値Ｖ（ｖ）を算出するように画素補正値変
換部２１を制御する機能をもっている。
【００８６】画素補正値変換値記憶部２３は、画素補正
値変換制御部２２から受ける各正規化変換値Ｖ（ｖ）を
メモリ等に格納するものであり、正規化画像出力部２４
から読出可能となっている。
【００８７】正規化画像出力部２４は、画素補正値変換
値記憶部２３にて記憶された各画素の正規化変換値Ｖ
（ｖ）に基づいて、画像全体を構成して出力する機能を
もっている。
【００８８】次に、このように構成された画質改善装置
による画質改善方法について図８のフローチャートを用
いて説明する。
【００８９】いま、前述同様に、画像入力部１乃至画素
補正値最大最小値算出部１１までの処理が終了したとす
る（ＳＴ１〜ＳＴ７）。
【００９０】全体平均補正値算出部２０は、全体平均算
出部２により算出された全体平均値ｖmeanなどに基づい
て、前述した（６）式を用い、全体平均値ｖmeanの補正
値ｋ（ｖmean）を算出して画素補正値変換部２１に与え
る。
【００９１】画素補正値変換部２１は、この補正値ｋ
（ｖmean）を受け取り、画素補正値記憶部２０より画素
補正値ｋ（ｖ）を読み出す。また、次の（１０）式に示
すように、出力レンジの最大値Ｖmax 、最小値Ｖmin に
対して、その中間値Ｖmin を算出する（ＳＴ２０）。
【００９２】
【数５】
【００９３】次いで、全体平均値ｖmeanが中間値ｖmid
に対応するように、画素補正値ｋ（ｖ）を次の（１１）
式〜（１２）式のように線形変換する（ＳＴ２１）。
【００９４】
【数６】
【００９５】画素補正値変換制御部２３は、入力画像の
全画素について、画素補正値変換値Ｖ（ｖ）を算出する
ように画素補正値変換部２１を制御する。
【００９６】画素補正値変換値記憶部８５は、全画素に
ついて画素補正値変換制御部２３から全画素の画素補正
値変換値Ｖ（ｖ）を受け取り、メモリ等に格納する。
【００９７】正規化画像出力部２４は、画素補正値変換
値記憶部２３から各画素の画素補正値変換値Ｖ（ｖ）を
読み出し、画像全体を構成して出力する。
【００９８】（評価）次に、この画質改善方法により、
画像のコントラストとシャープさがどのように改善され
るかについて述べる。
【００９９】図９は図５と同様の画質改善前の原画像を
示す図である。
【０１００】一方、本実施形態による画質改善後の画像
は、図１０に示すように、前述同様のシャープさ及び明
部・暗部の視認性の向上に加え、さらに、局所的コント
ラストの良さを保ちながら、全体的なコントラスト感が
増大され、自然な大域的コントラスト強調が実現されて
いる。
【０１０１】上述したように第２の実施の形態によれ
ば、第１の実施形態の効果に加え、全体の平均値ｖmean
の補正値ｋ（ｖmean）を出力レンジの感度の良い中間値
Ｖmidに対応づけて正規化するので、局所的なコントラ
ストと大域的コントラストとを同時に強調することがで
きる。
【０１０２】具体的には、入力された原画像から、その
各画素の近傍でのコントラストを改善し、さらに画像全
体でのコントラストをも改善し、シャープで視認性の良
い画像を得ることができる。例えば撮像素子からの輝度
信号を高精度高分解能に補正したり、コントラストの悪
い画像データの画質を改善することができる。
【０１０３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態に係るエッジ強度計算装置について説明す
る。図１１はこのエッジ強度計算装置の構成を示すブロ
ック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。
【０１０４】すなわち、本実施の形態は、第１の実施形
態の変形により、エッジ強度画像を出力するものであ
り、具体的には図１１に示すように、画素値補正部８乃
至画像出力部１５に代えて、近傍画像画素値最大勾配値
算出部３０、エッジ強度算出部３１、エッジ強度計算制
御部３２、エッジ強度値記憶部３３、エッジ強度値最大
最小値算出部３４、エッジ強度値正規化部３５、エッジ
強度値正規化制御部３６、エッジ強度値正規化変換値記
憶部３７及びエッジ強度画像出力部３８を備えている。
【０１０５】ここで、近傍画像画素値最大勾配値算出部
３０は、近傍画像抽出部３により抽出された近傍画素の
各輝度値ｖ１〜ｖｉ間における複数の所定方向に沿った
各勾配の絶対値のうち最大を示す最大勾配値ｄｖ（ｖ）
を算出し、この最大勾配値ｄｖ（ｖ）をエッジ強度算出
部３１に与える機能をもっている。
【０１０６】エッジ強度算出部３１は、ポジティブ画像
エッジ強度値算出機能と、ネガティブ画像エッジ強度値
算出機能と、画素のエッジ強度値ｄｋ（ｖ）を算出する
エッジ強度算出機能とをもっている。
【０１０７】ポジティブ画像エッジ強度値算出機能は、
ポジティブ画像画素値変量決定部６により決定された画
素値変量δposiをポジティブ画像での当該画素の輝度値
ｖの相対値に加えてこの相対値を修正すると共に、近傍
画素最大勾配値算出部３０から受ける最大勾配値ｄｖ
（ｖ）を当該修正結果で除してポジティブ画像エッジ強
度値を算出する処理である。
【０１０８】ネガティブ画像エッジ強度値算出機能は、
ネガティブ画像画素値変量決定部７により決定された画
素値変量δnegaをネガティブ画像での当該画素の輝度値
ｖの相対値に加えてこの相対値を修正すると共に、近傍
画素最大勾配値算出部３０から受ける最大勾配値ｄｖ
（ｖ）を当該修正結果で除してネガティブ画像エッジ強
度値を算出する処理である。
【０１０９】エッジ強度算出機能は、これら両機能によ
り算出されたポジティブ画像エッジ強度値とネガティブ
画像エッジ強度値とを互いに加えて当該画素のエッジ強
度値ｄｋ（ｖ）を算出し、このエッジ強度値ｄｋ（ｖ）
をエッジ強度計算制御部３２に与える処理である。
【０１１０】エッジ強度計算制御部３２は、エッジ強度
算出部３１から受けるエッジ強度値ｄｋ（ｖ）をエッジ
強度値記憶部３３に与える機能と、全ての画素について
エッジ強度値ｄｋ（ｖ）を算出するように近傍画像抽出
部３乃至エッジ強度算出部３１を制御する機能をもって
いる。
【０１１１】エッジ強度値記憶部３３は、エッジ強度計
算制御部３２から受ける各エッジ強度値ｄｋ（ｖ）をメ
モリ等に格納するものであり、エッジ強度値最大最小値
算出部３４から読出可能となっている。
【０１１２】エッジ強度値最大最小値算出部３４は、エ
ッジ強度値記憶部３３にて記憶された全てのエッジ強度
値ｄｋ（ｖ）のうち、最大値ｄｋmax と最小値ｄｋmin
とを算出してエッジ強度値正規化部３５に与える機能を
もっている。
【０１１３】エッジ強度値正規化部３５は、エッジ強度
値最大最小値算出部３４から受ける最大値ｄｋmax 及び
最小値ｄｋmin に基づいて、エッジ強度値記憶部３３に
て記憶された各画素のエッジ強度値ｄｋ（ｖ）を出力レ
ンジの範囲内に正規化して夫々正規化変換値ｄＶ（ｖ）
を算出し、これら正規化変換値ｄＶ（ｖ）をエッジ強度
値正規化制御部３６に与える機能をもっている。
【０１１４】エッジ強度値正規化制御部３６は、エッジ
強度値正規化部３５から受ける正規化変換値ｄＶ（ｖ）
をエッジ強度値正規化変換値記憶部３７に与える機能
と、全ての画素について正規化変換値ｄＶ（ｖ）を算出
するようにエッジ強度値正規化部３５を制御する機能を
もっている。
【０１１５】エッジ強度値正規化変換値記憶部３７は、
エッジ強度値正規化制御部３６から受ける各正規化変換
値ｄＶ（ｖ）をメモリ等に格納するものであり、エッジ
強度画像出力部３８から読出可能となっている。
【０１１６】エッジ強度画像出力部３８は、エッジ強度
値正規化変換値記憶部３７にて記憶された各画素の正規
化変換値ｄＶ（ｖ）に基づいて、画像全体を構成して出
力する機能をもっている。
【０１１７】次に、以上のようなエッジ強度計算装置に
よるエッジ強度計算方法について図１２のフローチャー
トを用いて説明する。
【０１１８】いま、前述同様に、画像入力部１乃至ネガ
ティブ画像画素値変量決定部７までの処理が終了したと
する（ＳＴ１〜ＳＴ６）。
【０１１９】近傍画像画素値最大勾配値算出部３０は、
注目画素の上下、左右、左斜め、右斜めの４方向での画
素値変化量の絶対値を求め、それらの内、最大のものを
近傍画素値最大勾配値ｄｖとする。
【０１２０】エッジ強度算出部３１は、ポジティブ画像
画素値変量決定部６よりポジティブ画像画素値変量δ
posiを受け取り、ネガティブ画像画素値変量決定部７よ
りネガティブ画像画素値変量δnegaを受け取り、さら
に、近傍画像画素値最大勾配値算出部３０より近傍画像
画素値最大勾配値ｄｖを受け取る。
【０１２１】続いて、エッジ強度算出部３１は、次の
（１３）式に示すように、注目画素の画素値ｖから画像
の下限値ｖL を差し引いた値にポジティブ画像画素値変
量δpo siを加えてポジティブ画像画素値を求め、また画
像の上限値ｖU から注目画素の画素値ｖを差し引いた値
にネガティブ画像画素値変量δnegaを加えてネガティブ
画像画素値を求め、ポジティブ画像画素値で、近傍画像
画素値最大勾配値ｄｖを割って商を求め、ポジティブ画
像エッジ強度値とし、またネガティブ画像画素値で、近
傍画素画素値最大勾配値ｄｖを割って商を求め、ネガテ
ィブ画像エッジ強度値とし、さらにポジティブ画像エッ
ジ強度値とネガティブ画像エッジ強度値の線形和を算出
し、当該画素のエッジ強度値ｄｋ（ｖ）とする（ＳＴ３
０）。
【０１２２】
【数７】
【０１２３】エッジ強度計算制御部３２は、入力画像の
全画素について、当該画素のエッジ強度値を算出するよ
うにエッジ強度算出部３１を制御する。
【０１２４】エッジ強度値記憶部３３は、エッジ強度計
算制御３２から全画素のエッジ強度値ｄｋ（ｖ）を受け
取り、メモリ等に格納する。
【０１２５】エッジ強度値最大・最小値算出部３４は、
エッジ強度値記憶３３から全画素のエッジ強度値ｄｋ
（ｖ）を読み出し、次の（１４）式〜（１５）式に示す
ように、それらの最大値ｄｋmax 、最小値ｄｋmin を算
出する。
【０１２６】 ｄｋmax ＝ｍａｘ（ｄｋ（ｖ0 ),ｄｋ（ｖ1 ),ｄｋ（ｖ2 ),…，ｄｋ（ｖn ）） …（１４） ｄｋmin ＝ｍｉｎ（ｄｋ（ｖ0 ),ｄｋ（ｖ1 ),ｄｋ（ｖ2 ),…，ｄｋ（ｖn ）） …（１５） 但し、ｎは全画素数。
【０１２７】エッジ強度値正規化部３５は、注目画素の
画素値ｖに対するエッジ強度値ｄｋ（ｖ）を受け取り、
エッジ強度値最大・最小値算出部３４よりエッジ強度値
の最大値ｄｋmax 、最小値ｄｋmin を受け取り、次の
（１６）式に示すように、エッジ強度値ｄｋ（ｖ）を各
画素値が取り得る変量の変域［ｖL ，ｖU ］内に正規化
して、エッジ強度値正規化変換値ｄＶ（ｖ）を求める
（ＳＴ３１）。
【０１２８】
【数８】
【０１２９】エッジ強度値正規化変換制御部３６は、入
力画像の全画素について、エッジ強度値正規化変換値ｄ
Ｖ（ｖ）を算出するようにエッジ強度値正規化部３５を
制御する。
【０１３０】エッジ強度値正規化変換値記憶部３７は、
全画素についてエッジ強度値正規化変換制御部３６から
全画素のエッジ強度値正規化変換値ｄＶ（ｖ）を受け取
り、格納する。
【０１３１】エッジ強度画像出力部３８は、エッジ強度
値正規化変換値記憶部３７から各画素のエッジ強度値正
規化変換値ｄＶ（ｖ）を読み出し、エッジ強度画像（微
分画像）全体を構成して出力する。
【０１３２】（評価）次に、このようなエッジ強度計算
方法により、画像のエッジ強度がどのように現されるか
について述べる。
【０１３３】図１３は図５と同様の原画像を示す図であ
る。
【０１３４】一方、本実施形態によるエッジ強度画像
は、図１４に示すように、暗部から中間部においては、
特に、原画像では確認不可能な店内の構造がよく現れて
いる。また、明部から中間部においては、特に、洗車
機、スタンド部などの細かな構造が明らかになってい
る。すなわち、明部、暗部の両方でエッジ強調効果の高
い出力結果が得られている。
【０１３５】上述したように第３の実施の形態によれ
ば、第１の実施形態と同様のコントラスト強調の後にエ
ッジ強度を算出するので、明部、暗部の両方で細かい対
象物や構造を含む大部分の画像に対して、利用者の判断
を要せずに簡単な計算により、精度の良いエッジ強度の
算出及びエッジ検出を実行でき、優れたエッジ強調画像
を出力することができる。
【０１３６】すなわち、入力された原画像から、その各
画素の近傍でのコントラストを大幅に改善してエッジ強
度を計算するので、従来とは異なり、明部・暗部での細
かなエッジをも検出することができる。例えば撮像素子
からの輝度信号を高精度高分解能にエッジ検出したり、
明部・暗部等の視認性の悪い画像データの構造等を高精
度に検出することができるようになる。
【０１３７】（他の実施の形態）なお、第１乃至第３の
実施の形態において、近傍領域の大きさを適当な値に固
定しても、あるいはパラメタとして適当に与えてもよ
い。近傍領域の大きさとしては、略同心円状の領域にお
いて、例えば半径を３〜４個の画素とすることが好まし
く、また、面積を２０〜４０個の画素とすることが好ま
しい。
【０１３８】また、第１乃至第３の実施の形態におい
て、βposi，βnegaの値を適当な値に固定しても、ある
いはパラメタとして適当に与えてもよい。
【０１３９】また、上記実施形態に記載した手法は、コ
ンピュータに実行させることのできるプログラムとし
て、磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディス
クなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなど）、
半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも
できる。
【０１４０】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。
【０１４１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の画質改善
方法及び装置によれば、モニタカメラやディジタルカメ
ラ等から入力した画像の局所的シャープさを増し、局所
的コントラストと大域的コントラストとを大幅に改善で
きる。
【０１４２】また、本発明のエッジ強度計算方法及び装
置によれば、従来のエッジ強度計算方法では検出不可能
な、明部・暗部における細かい濃淡変化を検出でき、明
るさの全域にわたって良好なエッジ検出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画質改善装置
の構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態における動作を説明するためのフ
ローチャート
【図３】同実施の形態における注目する画素とその近傍
の画素とを説明するための模式図
【図４】同実施の形態における画像全体と注目画素とそ
の近傍画素との関係を示す模式図
【図５】同実施の形態における画質改善前の原画像を写
真印刷して示す図
【図６】同実施の形態における画質改善後の画像を写真
印刷して示す図
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る画質改善装置
の構成を示すブロック図
【図８】同実施の形態における動作を説明するためのフ
ローチャート
【図９】同実施の形態における画質改善前の原画像を写
真印刷して示す図
【図１０】同実施の形態における画質改善後の画像を写
真印刷して示す図
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るエッジ強度
計算装置の構成を示すブロック図
【図１２】同実施の形態における動作を説明するための
フローチャート
【図１３】同実施の形態におけるエッジ強度計算前の原
画像を写真印刷して示す図
【図１４】同実施の形態におけるエッジ強度計算後のエ
ッジ強度画像を写真印刷して示す図
【図１５】従来の線形変換による画質改善方法を説明す
るための図
【図１６】従来の対数変換又は指数変換による画質改善
方法を説明するための図
【図１７】従来の指数変換による画質改善方法を説明す
るための図
【符号の説明】
１…画像入力部 ２…全体平均算出部 ３…近傍画像抽出部 ４…近傍平均算出部 ５…係数算出部 ６…ポジティブ画像画素値変量決定部 ７…ネガティブ画像画素値変量決定部 ８…画素値補正部 ９…画素値補正制御部 １０…画素補正値記憶部 １１…画素補正値最大最小値算出部 １２…画素値正規化部 １３…画素値正規化制御部 １４…画素値正規化変換値記憶部 １５…画像出力部 ２０…全体平均補正値算出手段 ２１…画素補正値変換部 ２２…画素補正値変換制御部 ２３…画素補正値変換値記憶部 ２４…正規化画像出力部 ３０…近傍画像画素値最大勾配値算出部 ３１…エッジ強度算出部 ３２…エッジ強度計算制御部 ３３…エッジ強度値記憶部 ３４…エッジ強度値最大最小値算出部 ３５…エッジ強度値正規化部 ３６…エッジ強度値正規化変換制御部 ３７…エッジ強度値正規化変換値記憶部 ３８…エッジ強度画像出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−282646（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−75033（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 5/00 - 5/50 H04N 1/40 - 1/409

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像の全体における画素の輝度値ｖの平
    均値ｖmeanを求め、前記画像の各画素毎に、当該画素の
    近傍におけるｉ個の輝度値ｖ１〜ｖｉの平均値ｖave を
    求め、前記全体の平均値ｖmeanと前記近傍の平均値ｖ
    ave との比に対応する係数を求め、前記係数をポジティ
    ブ画像での前記近傍の平均値ｖave の相対値に乗じてポ
    ジティブ画素変量δposiを求めると共に、前記係数をネ
    ガティブ画像での前記近傍の平均値ｖave の相対値に乗
    じてネガティブ画素変量δnegaを求め、前記ポジティブ
    画素変量δposiをポジティブ画像での当該画素の輝度値
    の相対値に加えてこの相対値を修正すると共に、前記ネ
    ガティブ画素変量δnegaをネガティブ画像での当該画素
    の輝度値の相対値に加えてこの相対値を修正し、これら
    修正した相対値の比の対数によって当該画素の輝度値ｖ
    を補正し、この補正結果ｋ（ｖ）を出力レンジの範囲内
    に正規化することを特徴とする画質改善方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の画質改善方法におい
    て、 前記正規化は、前記全体の平均値ｖmeanの補正結果ｋ
    （ｖmean）を前記出力レンジの中間値Ｖmid に対応させ
    るように実行することを特徴とする画質改善方法。
  3. 【請求項３】 画像の全体の画素の輝度値ｖの平均値ｖ
    meanを求め、前記画像の各画素毎に、当該画素の近傍に
    おけるｉ個の輝度値ｖ１〜ｖｉの平均値ｖav e を求め、
    前記全体の平均値ｖmeanと前記近傍の平均値ｖave との
    比に対応する係数を求め、前記係数をポジティブ画像で
    の前記近傍の平均値ｖave の相対値に乗じてポジティブ
    画素変量δposiを求めると共に、前記係数をネガティブ
    画像での前記近傍の平均値ｖave の相対値に乗じてネガ
    ティブ画素変量δnegaを求め、前記ポジティブ画素変量
    δposiをポジティブ画像での当該画素の輝度値ｖの相対
    値に加えてこの相対値を修正すると共に、前記ネガティ
    ブ画素変量δnegaをネガティブ画像での当該画素の輝度
    値ｖの相対値に加えてこの相対値を修正し、さらに、前
    記近傍の各輝度値ｖ１〜ｖｉ間における上下、左右、左
    斜め、右斜めの４方向に沿った各勾配の絶対値のうち最
    大を示す最大勾配値ｄｖ（ｖ）を求め、この最大勾配値
    ｄｖ（ｖ）を前記ポジティブ画像での相対値の修正結果
    で除してポジティブ画像のエッジ強度値を求めると共
    に、当該最大勾配値ｄｖ（ｖ）を前記ネガティブ画像で
    の相対値の修正結果で除してネガティブ画像のエッジ強
    度値を求め、これら両エッジ強度値を互いに加えて当該
    画素のエッジ強度を算出し、この算出結果ｄｋ（ｖ）を
    出力レンジの範囲内に正規化することを特徴とするエッ
    ジ強度計算方法。
  4. 【請求項４】［ａ］画像を入力するための画像入力手段
    と、［ｂ］前記画像入力手段により入力された画像の全
    画素の輝度値を平均して全体平均値ｖmeanを算出する全
    体平均算出手段と、［ｃ］前記画像入力手段により入力
    された画像の各画素毎に、当該画素の輝度値ｖ及びその
    近傍におけるｉ個の画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを抽出する
    近傍画像抽出手段と、［ｄ］前記近傍画像抽出手段によ
    り抽出された近傍画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを平均して近
    傍平均値ｖave を算出する近傍平均算出手段と、［ｅ］
    前記全体平均算出手段により算出された全体平均値ｖ
    meanと前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均
    値ｖave との比に対応する係数を算出する係数算出手段
    と、［ｆ］前記近傍画像抽出手段により抽出された当該
    画素の輝度値ｖ、前記全体平均算出手段により算出され
    た全体平均値ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出
    された近傍平均値ｖave 、及び前記係数算出手段により
    算出された係数に基づいて、ポジティブ画像の画素値変
    量δposiを決定するポジティブ画像画素値変量決定手段
    と、［ｇ］前記近傍画像抽出手段により抽出された当該
    画素の輝度値ｖ、前記全体平均算出手段により算出され
    た全体平均値ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出
    された近傍平均値ｖave 、及び前記係数算出手段により
    算出された係数に基づいて、ネガティブ画像の画素値変
    量δnegaを決定するネガティブ画像画素値変量決定手段
    と、［ｈ］前記ポジティブ画像画素値変量決定手段によ
    り決定された画素値変量δpo si及び前記ネガティブ画像
    画素値変量決定手段により決定された画素値変量δne ga
    の各々に基づいて夫々当該画素の輝度値ｖを補正し、夫
    々の補正結果の比の対数を求めて画素補正値ｋ（ｖ）を
    算出する画素値補正手段と、［ｊ］前記画素補正手段に
    より算出された全ての画素補正値ｋ（ｖ）のうち、最大
    値ｋmax と最小値ｋmin とを算出する補正値最大最小値
    算出手段と、［ｌ］前記補正値最大最小値算出手段によ
    り算出された最大値ｋmax 及び最小値ｋmin に基づい
    て、前記画素値補正手段により算出された画素補正値ｋ
    （ｖ）を出力レンジの範囲内に正規化して正規化変換値
    Ｖ（ｖ）を算出する画素値正規化手段と、［ｍ］前記画
    素値正規化手段により算出された各画素の正規化変換値
    Ｖ（ｖ）に基づいて、画像全体を構成して出力する画像
    出力手段とを備えたことを特徴とする画質改善装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の画質改善装置におい
    て、 前記画素値正規化手段及び前記画像出力手段に代えて、
    ［ａ］前記全体平均算出手段により算出された全体平均
    値ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出された近傍
    平均値ｖave 、及び前記係数算出手段により算出された
    係数に基づいて、前記全体平均値ｖmeanの補正値ｋ（ｖ
    mean）を算出する全体平均補正値算出手段と、［ｂ］前
    記画素値補正手段により算出された各画素の画素補正値
    ｋ（ｖ）と前記全体平均補正値算出手段により算出され
    た補正値ｋ（ｖmean）とを比較し、ｋ（ｖ）＜ｋ（ｖ
    mean）のときには画素補正値ｋ（ｖ）を出力レンジ範囲
    内の中間値Ｖmid より小さい出力レンジ区間へ線形変換
    し、ｋ（ｖ）＝ｋ（ｖmean）のときには画素補正値ｋ
    （ｖ）を出力レンジの中間値Ｖmid へ変換し、ｋ（ｖ）
    ＞ｋ（ｖmean）のときには画素補正値ｋ（ｖ）を出力レ
    ンジ範囲内の中間値Ｖmid より大きい出力レンジ区間へ
    線形変換することにより、各画素補正値ｋ（ｖ）を出力
    レンジの範囲内に正規化して正規化変換値Ｖ（ｖ）を算
    出する画素補正値変換手段と、［ｃ］前記画素補正値変
    換手段により算出された各画素の正規化変換値Ｖ（ｖ）
    に基づいて、画像全体を構成して出力する正規化画像出
    力手段とを備えたことを特徴とする画質改善装置。
  6. 【請求項６】［ａ］画像を入力するための画像入力手段
    と、［ｂ］前記画像入力手段により入力された画像の全
    画素の輝度値を平均して全体平均値ｖmeanを算出する全
    体平均算出手段と、［ｃ］前記画像入力手段により入力
    された画像の各画素毎に、当該画素の輝度値ｖ及びその
    近傍におけるｉ個の画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを抽出する
    近傍画像抽出手段と、［ｄ］前記近傍画像抽出手段によ
    り抽出された近傍画素の輝度値ｖ１〜ｖｉを平均して近
    傍平均値ｖave を算出する近傍平均算出手段と、［ｅ］
    前記全体平均算出手段により算出された全体平均値ｖ
    meanと前記近傍平均算出手段により算出された近傍平均
    値ｖave との比に対応する係数を算出する係数算出手段
    と、［ｆ］前記近傍画像抽出手段により抽出された当該
    画素の輝度値ｖ、前記全体平均算出手段により算出され
    た全体平均値ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出
    された近傍平均値ｖave 、及び前記係数算出手段により
    算出された係数に基づいて、ポジティブ画像の画素値変
    量δposiを決定するポジティブ画像画素値変量決定手段
    と、［ｇ］前記近傍画像抽出手段により抽出された当該
    画素の輝度値ｖ、前記全体平均算出手段により算出され
    た全体平均値ｖmean、前記近傍平均算出手段により算出
    された近傍平均値ｖave 、及び前記係数算出手段により
    算出された係数に基づいて、ネガティブ画像の画素値変
    量δnegaを決定するネガティブ画像画素値変量決定手段
    と、［ｈ］前記近傍画像抽出手段により抽出された近傍
    画素の各輝度値ｖ１〜ｖｉ間における上下、左右、左斜
    め、右斜めの４方向に沿った各勾配の絶対値のうち最大
    を示す最大勾配値ｄｖ（ｖ）を算出する近傍画素最大勾
    配値算出手段と、［ｊ］前記ポジティブ画像画素値変量
    決定手段により決定された画素値変量δpo siをポジティ
    ブ画像での当該画素の輝度値ｖの相対値に加えてこの相
    対値を修正すると共に、前記近傍画素最大勾配値算出手
    段により算出された最大勾配値ｄｖ（ｖ）を当該修正結
    果で除してポジティブ画像エッジ強度値を算出するポジ
    ティブ画像エッジ強度値算出手段と、［ｌ］前記ネガテ
    ィブ画像画素値変量決定手段により決定された画素値変
    量δne gaをネガティブ画像での当該画素の輝度値ｖの相
    対値に加えてこの相対値を修正すると共に、前記近傍画
    素最大勾配値算出手段により算出された最大勾配値ｄｖ
    （ｖ）を当該修正結果で除してネガティブ画像エッジ強
    度値を算出するネガティブ画像エッジ強度値算出手段
    と、［ｍ］前記ポジティブ画像エッジ強度値算出手段に
    より算出されたポジティブ画像エッジ強度値と前記ネガ
    ティブ画像エッジ強度値算出手段により算出されたネガ
    ティブ画像エッジ強度値とを互いに加えて当該画素のエ
    ッジ強度値ｄｋ（ｖ）を算出するエッジ強度算出手段
    と、［ｎ］前記エッジ強度算出手段により算出された各
    画素のエッジ強度値ｄｋ（ｖ）を出力レンジの範囲内に
    正規化して正規化変換値ｄＶ（ｖ）を算出するエッジ強
    度正規化手段と、［ｏ］前記エッジ強度正規化手段によ
    り算出された各画素の正規化変換値ｄＶ（ｖ）に基づい
    て、画像全体を構成して出力するエッジ強度画像出力手
    段とを備えたことを特徴とするエッジ強度計算装置。
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