JP2856661B2

JP2856661B2 - 濃度変換装置

Info

Publication number: JP2856661B2
Application number: JP5320095A
Authority: JP
Inventors: 安樹川阪
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH07175921A; US5715330A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像データの濃度変換装
置に関するものであり、特に、カメラ、スキャナーから
送られて来る画像データの濃度補正を行う濃度変換装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理の分野において画像認識を行な
う場合に、光源の位置、光の強度によっては画像の認識
が困難な場合が存在し、これを補正するために種々の方
法が提案されている。

【０００３】たとえば、「特開平５−６１９７２，階調
変換装置」では、従来の濃度変換技術として、次のよう
な方法で入力画像に対する濃度変換関数を決定してい
る。すなわち、まず入力画像から濃度値のデータ点を複
数個抽出し、次に抽出した画素の濃度値とその画素の濃
度値の変換後の値とを一組として横軸に入力濃度値、縦
軸に出力濃度値をとったグラフを作成し、さらにグラフ
上の各点を通る自然スプライン補間関数などを求め、そ
の関数を濃度変換関数として採用する。この方法では一
枚の入力画像に対して濃度変換関数を一義的に決定して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】入力画像に対して一義
的に濃度変換関数を決定した場合、画像に対して横軸に
濃度値、縦軸に画素数をとった濃度値ヒストグラムを作
成したときに、その分布がある入力濃度値領域に集中す
るような画像に対しては効果を示すが、濃度値ヒストグ
ラムの分布が一様になっていた場合には逆に画像のコン
トラスト情報を壊してしまう。

【０００５】本発明は図９に示すように観察者が光源の
影響を全く意識せず装置自身が光源の画像に対する影響
を認識、判断して光源の影響が常に観測者にとって最適
であるように画像の濃度を補正する。（ａ）は、画像の
コントラストが連続的に変化している場合であり、
（ｂ）は、画像のコントラストが不連続的に変化してい
る場合である。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るため、画像のコントラスト情報を保ちつつなおかつ光
源の位置、強度の影響を補正する濃度変換装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明による濃度変
換装置は、入力画像からサンプル点を複数個選択し、前
記サンプル点と前記サンプル点を中心とする周りの画素
の濃度値を抽出する画像入力部と、前記サンプル点の特
徴量を計算し、また同時に濃度変換関数決定方式を判定
する特徴量抽出部と、前記サンプル点に対する濃度変換
関数を生成する濃度変換関数発生部と、前記サンプル点
の前記濃度変換関数を使用して前記サンプル点以外の濃
度変換関数を決定する濃度変換関数変換部と、前記濃度
変換関数変換部において決定された濃度変換関数を使用
して前記入力画像に対する濃度変換を行う演算部を具備
することを特徴とする。

【０００８】また、前記濃度変換関数変換部が濃度変換
関数決定方式を判定する判定信号を使用して濃度変換関
数を動的に、もしくは加算的に変化させて前記サンプル
点以外の濃度変換関数を決定してもよい。

【０００９】第２の発明による濃度変換装置は、入力画
像からサンプル点を複数個選択し、前記サンプル点と前
記サンプル点を中心とする周りの画素の濃度値を抽出す
る画像入力部と、前記サンプル点の画素の濃度値よりサ
ンプル点の再構成を行うかどうか判定し、その判定に基
づいてサンプル点を追加し、領域分割を行い、サンプル
点の再構成を行うサンプル再構成部と、前記サンプル点
の特徴量を計算する特徴量抽出部と、前記サンプル点に
対する濃度変換関数を生成する濃度変換関数発生部と、
前記サンプル点の前記濃度変換関数を使用して前記サン
プル点以外の濃度変換関数を決定する濃度変換関数変換
部と、前記濃度変換関数変換部において決定された濃度
変換関数を使用して前記入力画像に対する濃度変換を行
う演算部とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】第１の発明によれば、画像入力部において、濃
度階調のある入力画像からサンプル点を複数個選択し、
その各サンプル点自身とそのサンプル点を中心とする周
りの画素の濃度値を抽出する。特徴量抽出部において、
そのサンプル点における特徴量を計算し、また同時にサ
ンプル点における特徴量で濃度変換方式を判定する。濃
度変換関数発生部において、特徴量抽出部からの各サン
プル点毎の特徴量で各サンプル点毎の濃度変換関数を生
成する。濃度変換変換関数変換部において、入力画像に
おけるサンプル点でない画素に対する濃度変換関数を、
近傍の与えられた各サンプル点の濃度変換関数を用いて
決定する。演算部において、濃度変換変換関数変換部に
おいて決定された濃度変換関数を使用して入力画像に対
する濃度変換を行なう。

【００１１】第２の発明によれば、画像入力部は、入力
画像からサンプル点を複数個選択し、その各サンプル点
自身とそのサンプル点を中心とする周りの画素の濃度値
を出力する。サンプル点再構成部は、新しいサンプル点
を作成し、領域分割を行ってサンプル点の再構成を行
う。特徴量抽出部は、そのサンプル点における特徴量を
計算する。濃度変換関数発生部は、各サンプル点毎の特
徴量で各サンプル点毎の濃度変換関数を生成する。濃度
変換変換関数変換部は、入力画像におけるサンプル点以
外の画素に対する濃度変換関数を、近傍の与えられた各
サンプル点の濃度変換関数を用いて決定する。演算部
は、濃度変換変換関数変換部において決定された濃度変
換関数を使用して入力画像に対する濃度変換を行なう。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す。画像入力部１
は入力画像からサンプル点を複数選択し、その選ばれた
各サンプル点自身とそのサンプル点を中心とするその周
りから得られる画素の濃度値２１を特徴量抽出部２に渡
す。特徴量抽出部２は濃度値２１値を用いて各サンプル
点単位で特徴量２４を計算する。また特徴量２４によっ
て濃度変換方式を判定してその判定信号２３と各サンプ
ル点の特徴量２４を濃度変換関数発生部３に渡す。濃度
変換関数発生部３は判定信号２３、特徴量２４を元にサ
ンプル点毎の濃度変換関数を作成し、濃度変換関数変換
部４に濃度変換関数データ２５を渡す。濃度変換関数変
換部４は各サンプル点の濃度変換関数を用いて、サンプ
ル点以外の画素を含めた全ての画素に対する濃度変換関
数を求め、その濃度変換関数データ２６を演算部５に渡
す。演算部５は画像入力部１から渡される画像データ２
２を、濃度変換関数データ２６を使用し変換し濃度変換
後画像データ２７として変換画像出力部６に渡す。

【００１３】次に各部を詳細に説明する。画像入力部１
は入力画像からサンプル点を複数選択し、その各サンプ
ル点自身の濃度値、その周囲から得られる濃度値２１を
特徴量抽出部２に渡し、また演算部に画像データ２２を
渡す。

【００１４】特徴量抽出部２を図３にしたがって説明す
る。特徴量抽出部２は、画像入力部１から濃度値２１を
受け取り、特徴量２４計算し、出力する特徴量計算回路
４１と、特徴量２４の任意のしきい値から濃度変換関数
の変換方式を判定し、判定信号２３を出力する濃度変換
関数決定法判定回路４２とから構成される。

【００１５】上記した構成にて成る特徴量抽出部２は以
下のように動作する。特徴量抽出部２は画像入力部１か
ら濃度値２１を受取る。特徴量抽出部２は受け取った濃
度値２１値を用いてサンプル点毎に濃度値の最大値、最
小値、平均値を特徴量計算回路４１で計算し、特徴量２
４とし出力する。また各サンプル点の間には３つのサン
プル点の組み合せが予め全てのサンプル点において決定
されている。この３つのサンプル点の組みの決定方式は
図６（ａ）に示す三角形を形成する組み合せであり、こ
れを濃度変換関数変更三角領域７１という。濃度変換関
数変換三角領域７１は図６（ｂ）に示すように入力画像
全体を被うように構成され、全体を濃度変換関数変換三
角網領域７２という。それぞれの濃度変換関数変換三角
領域７１の濃度変換関数決定方式は、濃度変換関数決定
法判定回路４２において、特徴量２４の任意のしきい値
によっていずれの変換方式を選択したかの判定信号２３
を出力する。濃度変換関数変換三角領域７１での濃度変
換関数決定方式は図３（ｂ）に示す２つの関数を加算す
る加算方式、図３（ｃ）に示す関数を動的に変化させる
動的濃度変換関数変換方式の２方式である。

【００１６】濃度変換関数発生部３を図４にしたがって
説明する。濃度変換関数発生部３は基本となる濃度変換
関数３１、特徴量２４、及び、判定信号２３からサンプ
ル点毎の濃度変換関数を作成し、入出力濃度値の組み合
わせを濃度変換関数データ２５として出力する濃度変換
関数変換回路から構成される。

【００１７】上記した構成にて成る濃度変換関数発生部
３は以下のように動作する。濃度変換関数発生部３は図
２に示すような基本となる濃度変換関数３１を一つ有す
る。図２のａ，ｂ，ｃ，ｄは図２の基本となる濃度変換
関数３１のそれぞれの特異点の入力濃度値で、それぞれ
の出力濃度値がａ′，ｂ′，ｃ′，ｄ′である。出力濃
度値ａ′，ｂ′，ｃ′，ｄ′を定数として、入力濃度値
ａ，ｂ，ｃ，ｄを変数とすることにより図２の基本とな
る濃度変換関数３１は、無数の濃度変換関数を表すこと
が出来る。基本となる濃度変換関数３１は例えば以下の
（１）、（２）、（３）、（４）、（５）式で表され
る。

【００１８】

【数１】

【００１９】

【数２】

【００２０】

【数３】

【００２１】

【数４】

【００２２】

【数５】

【００２３】ここで、ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’は任意の
定数の出力濃度値であり、ａ、ｂ，ｃ，ｄは各サンプル
点における特徴量によって決まる入力濃度値である。ま
た、（１）式は入力濃度がａ以下で成り立ち、（２）式
は入力濃度がａ以上ｂ以下で成り立つ。（３）式は入力
濃度がｂ以上ｃ以下で成り立ち、（４）式は入力濃度が
ｃ以上ｄ以下で成り立つ。（５）式は入力濃度がｄ以上
で成り立つ。

【００２４】濃度変換関数変換回路５１は、特微量抽出
部２から与えられる判定信号２３、特微量２４と基本と
なる濃度変換関数３１とを入力として、以下の（６）、
（７）、（８）、（９）式を使用してａ，ｂ，ｃ，ｄを
求め、これらの入力濃度値と図２の濃度変換の出力濃度
値ａ′，ｂ′，ｃ′，ｄ′の入出力濃度値の組み合せ
（ａ，ａ′），（ｂ，ｂ′），（ｃ，ｃ′），（ｄ，
ｄ′）を濃度変換関数データ２５として出力する。

【００２５】

【数６】

【００２６】

【数７】

【００２７】

【数８】

【００２８】

【数９】

【００２９】濃度変換関数変換部４を図５にしたがって
説明する。濃度変換関数変換部４は、濃度変換関数デー
タ２５から最小単位濃度変換関数変換曲面８１を作成す
る最小単位濃度変換関数変換曲面作成回路６１と、３つ
のサンプル点の濃度変換関数を変換して、サンプル点以
外の注目している画素の濃度変換関数を決定する濃度変
換関数作成回路６２とから構成される。

【００３０】上記した構成にて成る濃度変換関数変換部
４は以下のように動作する。図５における最小単位濃度
変換関数変換曲面作成回路６１には、濃度変換関数デー
タ２５が入力される。またサンプル点には特徴量抽出部
２と同様の組み合わせで濃度変換関数変換三角領域７１
が決定される。その濃度変換関数変換三角領域７１が、
変換関数変換方式として図３（ｃ）に示した動的方式を
選択する場合、その３つのそれぞれのサンプル点の入力
画像に対するＸ座標，Ｙ座標，濃度変換関数データ２５
の入力濃度値、それぞれをＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸として、サ
ンプルの組み合せごとに濃度変換関数データ２５の入力
濃度値ａ，ｂ，ｃ，ｄそれぞれについて４枚の最小単位
濃度変換関数変換曲面８１を作成する。その最小単位濃
度変換関数変換曲面８１の作成方法について図６にした
がって説明する。図６（ａ）に示すサンプル点ｉ，サン
プル点ｊ，サンプル点ｋは入力画像に対する座標（Ｘ
ｉ，Ｙｉ）、（Ｗｊ，Ｙｊ）、（Ｘｋ，Ｙｋ）と濃度変
換関数データ２５にあたる入出力濃度値（（ａｉ，ａ′
ｉ），（ｂｉ，ｂ′ｉ），（ｃｉ，ｃ′ｉ），（ｄｉ，
ｄ′ｉ））、（（ａｊ，ａ′ｊ），（ｂｊ，ｂ′ｊ），
（ｃｊ，ｃ′ｊ），（ｄｊ，ｄ′ｊ））、（（ａｋ，
ａ′ｋ），（ｂｋ，ｂ′ｋ），（ｃｋ，ｃ′ｋ），（ｄ
ｋ，ｄ′ｋ））を持っている。次に座標と濃度変換関数
データ２５の入力濃度値を、濃度変換関数データ２５の
入力濃度値各要素毎に（１０）式に代入し、３元連立方
程式を解く。それにより濃度変換関数データ２５の入力
濃度値各要素毎の（１０）式の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが求
まり、最小単位濃度変換関数変換曲面８１が求められ
る。

【００３１】

【数１０】

【００３２】Ｘ：注目画素のＸ座標Ｙ：注目画素のＹ座標Ｚ：注目画素の濃度変換関数の基本濃度値（図２に
おけるａ，ｂ，ｃ，ｄの入力濃度値にあたる）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：任意の最小単位濃度変換関数曲面に
対する係数例として濃度値２６の（ａｘ，ａ′ｘ）（ｘ＝ｉ，ｊ，
ｋ）に対しての最小単位濃度変換関数変換曲面を決定す
る場合の３元連立方程式を（１１）、（１２）、（１
３）式に示す。また他の濃度値においても同様の計算を
行なう。

【００３３】

【数１１】

【００３４】

【数１２】

【００３５】

【数１３】

【００３６】次に変換関数変換方式として図３（ｃ）に
示した動的方式を選択している場合、濃度変換関数作成
回路６２において、各画素の濃度変換関数は各最小単位
濃度変換関数変換曲面内での、その曲面の３つのサンプ
ル点と、サンプル点以外の注目している画素との距離に
より、３つのサンプル点の濃度変換関数を変換して注目
している画素の濃度変換関数を決定する。その決定方法
を図７にしたがって説明する。図７（ａ）に示す最小濃
度変換関数変換曲面８１においては図７（ｂ），
（ｃ）、（ｄ）に示す様に３つのサンプル点ｉ，ｊ，ｋ
の各濃度変換関数が決定されている。図４の濃度変換関
数作成回路６２において図２におけるグラフの入出力濃
度値の組み合せである（ａ，ａ′），（ｂ，ｂ′），
（ｃ，ｃ′），（ｄ，ｄ′）を、現在注目している最小
単位濃度変換関数変換曲面内の画素の画像に対する座標
とで決定した各要素毎の（１０）式の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄを（１０）式に代入してその座標における図２におけ
るグラフの入出力濃度値の組み合せである（ａ，
ａ′），（ｂ，ｂ′），（ｃ，ｃ′），（ｄ，ｄ′）を
決定し、その画素の濃度変換関数を生成する。三点を三
角形の頂点とした場合、サンプル点ｉとサンプル点ｊの
辺上での濃度変換関数の変化は図８（ａ）〜（ｃ）で示
すように動的に変化して行くことになる。

【００３７】変換関数変換方式として図３（ｂ）に示し
た加算方式が選択されている場合、濃度変換関数作成回
路６２においてサンプル点の濃度変換関数を図３の変換
関数変換方式（１）の図の様に加算を行ない、また濃度
変換関数それぞれの入力濃度値の範囲が重なっていると
ころは、重なりの範囲の両端の値を使用して一次関数で
補間し、入力濃度値の範囲が重なっていない場合におい
ても同様の処理をして、濃度変換関数を決定してから濃
度変換を行なう。

【００３８】また基本となる濃度変換関数３１は任意で
あり、その用途にあった濃度変換関数を使用するのがよ
い、処理についても各最小単位濃度変換関数変換曲面ご
とに並列処理を行なうことで、より高速化をはかること
ができる。

【００３９】次に、第２の実施例について説明する。

【００４０】第１の実施例は濃度変換関数を画像全体に
対して一義的に決定するのではなく、入力画像の明るさ
に応じていくつかの局所的領域に分割し、それぞれの領
域ごとに最適な濃度変換関数を求めて、動的に濃度補正
を行っている。

【００４１】この技術では注目している画素の濃度は、
データサンプル点の濃度から線型補間して求めているた
めに濃度が不連続に変化している領域では誤差が大きく
なること、および濃度が不連続に変化している領域では
上記の「特開平５−６１９７２、階調変換装置」と同様
データサンプル点をどのように設定すればよいかについ
ては検討されていないという問題がある。

【００４２】また、データサンプル点があらかじめ決定
されているという前提で処理を行っているため、明るさ
が急激に変化している領域では濃度変換関数の誤差が大
きくなるという問題があった。

【００４３】したがって、明るさの変化量に依存してデ
ータサンプル点の増減を行って濃度計算のための領域分
割を変更し、濃度変換の精度を向上させることが課題で
ある。

【００４４】入力画像に対してサンプル点の座標、他の
サンプル点との「組合せ」をあらかじめ決められた方法
で設定する。ここで、各サンプル点の「組合せ」とは図
１０（ａ）に示されるように３つのサンプル点から構成
される三角形領域である。入力画像全体は、図１０
（ｂ）に示されるようにこのように定義された三角形領
域で被覆される。

【００４５】濃度変換関数は、各サンプル点に対して定
義された変換関数であり、その関数形状は人の目の特
性、および当該サンプル点の近傍の画素の濃度分布の統
計（最大値、最小値、平均値など）から定義されるもの
である。濃度変換関数の決め方については後述する。

【００４６】いま、三つのサンプル点ｉ，ｊ，ｋの濃度
変換関数をＦｉ，Ｆｊ，Ｆｋとし、またＦｉ，Ｆｊ，Ｆ
ｋを決定する基本となる濃度関数をＦｘと定義する。基
本となる濃度関数Ｆｘの例として図２に示す。

【００４７】このとき、出力濃度値ｄｏｕｔに対して式
（１４）が成立する場合の入力濃度値をｄｉ，ｄｊ，ｄ
ｋとすると、三角領域内部の任意の点ｐのｄｏｕｔに対
する入力濃度値ｄｐはｄｉ，ｄｊ，ｄｋより線型補間し
て求められる。そして、これをｄｏｕｔ全ての範囲で行
うことにより点ｐにおける濃度変換関数Ｆｐか求まる。
最後に点Ｐの濃度がｎであるとすると、点ｐの出力濃度
はＦｐ（ｎ）となる。

【００４８】

【数１４】

【００４９】第２の実施例による濃度変換装置の構成図
を図１１に示す。画像入力部１は入力画像から、あらか
じめ画像に対する座標、他のサンプル点との「組合せ」
が決定しているサナプル点を複数選択し、その選ばれた
各サンプル点自身とそのサンプル点を中心とするその周
辺画素から得られる濃度値２１をサンプル点再構成部７
に渡す。サンプル点再構成７は濃度値２１値を用いて
「組合せ」の再構成を行うかの判定を行い、再構成を行
うのであれば新しいサンプル点を作成し、再構成前のサ
ンプル点の「組合せ」によって形成される領域内で領域
分割を行い、新しく「組合せ」を構成する。そしてその
再構成データ２８を特徴量抽出部２に渡す。特徴量抽出
部２は各サンプル点の特徴量２４を計算し、濃度変換関
数発生部３に渡す。濃度変換数発生部３は特徴量２４を
元にサンプル点毎の濃度変換関数を作成し、濃度変換関
数変換部４に濃度変換関数データ２５を渡す。濃度変換
関数変換部４は、濃度変換関数データ２５を用いて、サ
ンプル点以外の画素を含めた全ての画素に対する濃度変
換関数を求め、その濃度変換関数データ２６を演算部５
に渡す。演算部５は画像入力部１から渡される画像デー
タ２２を、濃度変換関数データ２６を使用し変換し濃度
変換後画像データ２７として変換画像出力部６に渡す。

【００５０】次に各部の詳細について説明する。画像入
力部１は、あらかじめ設定された各サンプル点について
その座標、他のサンプル点との「組合せ」情報により、
入力画像を三角領域に分割する。つぎに、各サンプル点
とその近傍画素の濃度値２１をサンプル点再構成部７に
渡し、また演算部に画像データ２２を渡す。

【００５１】サンプル点再構成部７について、図１２を
用いてそのアルゴリズムを示す。

【００５２】ステップ１：まだ処理していない三角形領
域を選択するここで三角形領域を構成するサンプル点をｉ，ｊ，ｋと
する。

【００５３】ステツプ２：サンプル点の濃度平均値をそ
れぞれｎｉ，ｎｊ，ｎｋとしたとき｜ｎｉ−ｎｊ｜＋｜ｎｊ−ｎｋ｜＋｜ｎｋ−ｎｉ｜＞Ｃ
ｏｎｓｔならば、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように三角形の辺
上に新しいサンプル点ｑを追加して三角形を細分割する
か、あるいは、図１２（ｄ）、（ｅ）に示すように三角
形の内部に新しいサンプル点ｑを追加して三角形を細分
割する。

【００５４】｜ｎｉ−ｎｊ｜＋｜ｎｊ−ｎｋ｜＋｜ｎｋ
−ｎｉ｜≦Ｃｏｎｓｔならば、つぎの三角形領域に進む。

【００５５】このように全ての三角形領域においての領
域分割を行い、図１２（ｃ），（ｅ）に示すように新し
く出来たサンプル点を含む「組合せ」ごとのサンプル点
とその近傍画素の濃度値２８を特徴量抽出部２渡す。

【００５６】特徴量抽出部２について説明する。特徴量
抽出部２はサンプル点再構成部７から濃度値２８を受取
り、サンプル点毎に濃度値の最大値、最小値、平均値を
計算し、特徴量２４とし濃度変換関数発生部３に出力す
る。

【００５７】濃度変換関数発生部３を図１３にしたがっ
て説明する。濃度変換関数発生部３において基本となる
濃度関数Ｆｘを図２で示される関数とした場合、図２の
ａ，ｂ，ｃ，ｄを濃度関数Ｆｘについての区分入力濃度
値ｍｄｘ（ｘ＝ｉ，ｊ，ｋ）、それぞれの出力濃度値が
定数のａ′，ｂ′，ｃ′，ｄ′ｍｄｏｕｔと定義する
と、濃度関数Ｆｘは、無数の濃度変換関数を表すことが
出来、濃度関数Ｆｘは（１）、（２）、（３）、
（４）、（５）式で表される。濃度変換関数変換回路４
１は、特徴量抽出部２から与えられる特徴量２４とＦｘ
とを入力として、（６）、（７）、（８）、（９）式を
使用して三つのサンプル点ｉ，ｊ，ｋの濃度変換関数Ｆ
ｉ，Ｆｊ，Ｆｋを求め、Ｆｉ，Ｆｊ，Ｆｋを表す入力濃
度値（ｍｄｉ，ｍｄｊ，ｍｄｋ）の「組合せ」をＤｉｎ
とし、出力濃度値ｍｄｏｕｔと対にして、これらを濃度
変換関数データ２５として出力する。

【００５８】濃度変換関数変換部４を図５にしたがって
説明する。図５における最小単位濃度変換関数変換曲面
作成回路６１には、（（ｍｄｉ，ｍｄｊ，ｍｄｋ），ｍ
ｄｏｕｔ）である濃度変換関数データ２５が入力され
る。図１４に示すように、その濃度変換関数変換三角領
域１１について、ｉ，ｊ，ｋの入力画像に対する座標を
（Ｘｉ，Ｙｉ）、（Ｘｉ，Ｙｊ）、（Ｘｋ，Ｙｋ）とし
てＸ軸、Ｙ軸の値、濃度変換関数データ２５の（ｍｄ
ｉ，ｍｄｊ，ｍｄｋ）をＺ軸の値として、それぞれをｍ
ｄｏｕｔの４つの値に関してＸＹＺ空間にプロットしそ
の３点を通る平面を最小単位濃度変換関数変換曲面１３
とする。この場合は４枚作成する。その最小単位濃度変
換関数変換曲面１３の作成方法について説明する。ｉ，
ｊ，ｋは（Ｘｉ，Ｙｉ）、（Ｘｊ，Ｙｊ）、（Ｘｋ，Ｙ
ｋ）と（（ｍｄｉ，ｍｄｊ，ｍｄｋ），ｍｄｏｕｔ）を
持っている。次に座標と（ｍｄｉ，ｍｄｊ，ｍｄｋ）
を、ｍｄｏｕｔに関して（１０）式に代入し、３元連立
方程式を解く。それによりｍｏｄｏｕｔに関して（１
０）式の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが求まり、最小単位濃度変
換関数変換曲面１３が求められる。

【００５９】例として（ａｘ，ａ′）（ｘ＝ｉ，ｊ，
ｋ）に対しての最小単位濃度変換関数変換曲面１３を決
定する場合の３元連立方程式を（１１）、（１２）、
（１３）式に示す。また他の濃度値においても同様の計
算を行なう。

【００６０】濃度変換関数作成回路６２において、最小
単位濃度変換関数変換曲面内の各画素の濃度変換関数
は、その曲面の３つのサンプル点と、サンプル点以外の
注目している画素との距離により、３つのサンプル点の
濃度変換関数を変換して注目している画素の濃度変換関
数を決定する。その決定方法を図７，図８にしたがって
説明する。最小濃度変換関数変換曲面１３は図７の様に
三つのサンプル点ｉ，ｊ，ｋの各濃度変換関数が決定さ
れている。また、（（ｍｄｉ，ｍｄｊ，ｍｄｋ），ｍｄ
ｏｕｔ）と、係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを（１０）式に代入し
てその画素における入力濃度値を決定し、濃度変換関数
を生成する。三点を三角形の頂点とした場合、サンプル
点１とサンプル点２の辺上での濃度変換関数の変化は図
８に示すように動的に変化して行くことになる。

【００６１】また基本となる濃度変換関数１２は任意で
あり、その用途にあった濃度変換関数を使用するのがよ
い。処理についても各最小単位濃度変換関数変換曲面ご
とに並列処理を行なうことで、より高速化をはかること
ができる。

【００６２】

【発明の効果】第１の発明による濃度変換装置は、入力
画像からサンプル点を複数個選択し、前記サンプル点と
前記サンプル点を中心とする周りの画素の濃度値を抽出
する画像入力部と、前記サンプル点の特徴量を計算し、
また同時に濃度変換関数決定方式を判定する特徴量抽出
部と、前記サンプル点に対する濃度変換関数を生成する
濃度変換関数発生部と、前記サンプル点の前記濃度変換
関数を使用して前記サンプル点以外の濃度変換関数を決
定する濃度変換関数変換部と、前記濃度変換関数変換部
において決定された濃度変換関数を使用して前記入力画
像に対する濃度変換を行う演算部を具備するので、画像
のコントラスト情報を保ちつつなおかつ光源の位置、強
度の影響を補正する濃度変換装置を提供する。

【００６３】第２の発明による濃度変換装置は、入力画
像からサンプル点を複数個選択し、前記サンプル点と前
記サンプル点を中心とする周りの画素の濃度値を抽出す
る画像入力部と、前記サンプル点の画素の濃度値よりサ
ンプル点の再構成を行うかどうか判定し、その判定に基
づいてサンプル点を追加し、領域分割を行い、サンプル
点の再構成を行うサンプル再構成部と、前記サンプル点
の特徴量を計算する特徴量抽出部と、前記サンプル点に
対する濃度変換関数を生成する濃度変換関数発生部と、
前記サンプル点の前記濃度変換関数を使用して前記サン
プル点以外の濃度変換関数を決定する濃度変換関数変換
部と、前記濃度変換関数変換部において決定された濃度
変換関数を使用して前記入力画像に対する濃度変換を行
う演算部とを具備するので、対象となる画像に対する濃
度の明部領域、暗部領域どちらの領域に対しても同じ様
なコントラストが得られ、なおかつ各領域の境界では滑
らかに変化し画像全体としてみた場合、光源による位置
の影響、光源の光の強度による影響を補正したコントラ
ストが一様な画像が得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】基本となる濃度変換関数の説明図である。

【図３】特徴量抽出部の詳細図である。

【図４】濃度変換関数発生部の詳細図である。

【図５】濃度変換関数変換部の詳細図である。

【図６】濃度変換関数変換領域の説明図である。

【図７】動的濃度変換関数変換方式の説明図である。

【図８】サンプル点ｉとサンプル点ｊの間の濃度変換関
数の変化の様子を示す図である。

【図９】光源の位置、光の強度による画像の乱れの補正
処理を説明する図である。

【図１０】「組合せ」の説明図である。

【図１１】第２の実施例を示す構成図である。

【図１２】サンプル点再構成部の説明図である。

【図１３】濃度変換関数発生部の詳細図である。

【図１４】最小単位濃度変換関数変換曲面の説明図であ
る。

【符号の説明】

１画像入力部２特徴量抽出部３濃度変換関数発生部４濃度変換関数変換部５演算部６変換画像出力部２１各サンプル点自信の値とその周囲から得られた濃
度値２２画像濃度値２３濃度変換方式の判定信号２４各サンプル点特徴量２５濃度変換関数データ２６濃度変換関数データ２７濃度変換後画像データ３１基本となる濃度変換関数４１特徴量計算回路４２濃度変換関数決定法判定回路５１濃度変換関数変換回路６１最小単位濃度変換関数変換曲面作成回路６２濃度変換関数作成回路７１濃度変換関数変換三角領域７２濃度変換関数変換三角網領域８１最小単位濃度変換関数変換曲面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像からサンプル点を複数個選択
し、前記サンプル点と前記サンプル点を中心とする周り
の画素の濃度値を抽出する画像入力部と、前記サンプル
点の特徴量を計算し、また同時に濃度変換関数決定方式
を判定する特徴量抽出部と、前記サンプル点に対する濃
度変換関数を生成する濃度変換関数発生部と、前記サン
プル点の前記濃度変換関数を使用して前記サンプル点以
外の濃度変換関数を決定する濃度変換関数変換部と、前
記濃度変換関数変換部において決定された濃度変換関数
を使用して前記入力画像に対する濃度変換を行う演算部
とを具備することを特徴とする濃度変換装置。
【請求項２】前記濃度変換関数変換部が濃度変換関数
決定方式を判定する判定信号を使用して濃度変換関数を
動的に、もしくは加算的に変化させて前記サンプル点以
外の濃度変換関数を決定する請求項１に記載の濃度変換
装置。
【請求項３】入力画像からサンプル点を複数個選択
し、前記サンプル点と前記サンプル点を中心とする周り
の画素の濃度値を抽出する画像入力部と、前記サンプル
点の画素の濃度値よりサンプル点の再構成を行うかどう
か判定し、その判定に基づいてサンプル点を追加し、領
域分割を行い、サンプル点の再構成を行うサンプル再構
成部と、前記サンプル点の特徴量を計算する特徴量抽出
部と、前記サンプル点に対する濃度変換関数を生成する
濃度変換関数発生部と、前記サンプル点の前記濃度変換
関数を使用して前記サンプル点以外の濃度変換関数を決
定する濃度変換関数変換部と、前記濃度変換関数変換部
において決定された濃度変換関数を使用して前記入力画
像に対する濃度変換を行う演算部とを具備することを特
徴とする濃度変換装置。