JP2966141B2

JP2966141B2 - エッジ特徴抽出装置及び画像復元装置

Info

Publication number: JP2966141B2
Application number: JP3140161A
Authority: JP
Inventors: 浩司山本; 進丸野; 茂生阪上; 敏行香田; 泰治〆木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH04364590A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理分野のエッジ
抽出処理において、劣化した画像からノイズの影響が少
なく、連結性に優れたエッジを抽出できるエッジ特徴抽
出装置及び、画像処理分野の画像復元処理において、劣
化した画像をより人間の視覚特性にあった画像にできる
画像復元装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエッジ特徴抽出装置としては、例
えば「C.コッホ(C.Koch), J.マロクイン(J.Marroquin) and A.ユー
リ(A.Yuille): アナロク゛"ニューロナル"ネットワークスインアーリーヒ゛シ゛ョン(An
alog"Neuronal"Networks in early vision), Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA, 83, pp.4263-4267 (1986)」に示さ
れている。

【０００３】図１９はこの従来のエッジ特徴抽出装置の
構成図を示すものであり、１は入力画像、２はコンボリ
ューションマトリクスデータ、１３１はエッジエネルギ
ー最小化部、１３２は画素エネルギー最小化部、７はエ
ッジ特徴出力部である。

【０００４】以上のように構成された従来のエッジ特徴
抽出装置の動作を図に従って説明する。

【０００５】正しいエッジ線を劣化画像から得る場合に
は、劣化画像の復元処理を行いながらエッジを抽出しな
ければならない。一般に画像の劣化過程は、まず原画像
がぼやかされ次に雑音が加法的に加わるという形で表現
される。したがって劣化画像をg(x,y)、原画像をf(x,
y)、原画像が関数h(x,y)によってぼかされたものとし、
さらにノイズをn(x,y)とすると、画像の劣化過程を次式
（数１）のように表すことができる。

【０００６】

【数１】

【０００７】（数１）を離散的な画像の場合に置き直す
と（数２）のように表すことができる。

【０００８】

【数２】

【０００９】ここで、座標(i,j)における劣化画像の画
素値をG(i,j)、原画像の画素値をF(i,j)、ノイズ値をN
(i,j)、前記関数h(x,y)を表すコンボリューションマト
リクスの(i,j)成分をH(i,j)とする。但し、前記コンボ
リューションマトリクスは(k,l)成分がf(i,j)に対応す
る。

【００１０】G(i,j)、H(i,j)が既知である場合にF(i,j)
を推定することを考える。いま（数２）を次式のように
変形する。

【００１１】

【数３】

【００１２】N(i,j)が未知であるので、G(i,j)を平滑化
しながら（数３）の右辺を最小にするF(i,j)を求めなけ
ればならない。したがって、平滑化を行なう制約条件と
して、次式（数４）で表されるような各画素間の画素値
の差分が０になる時に最小となる式 Econ(i,j)を（数
３）に付け加える。

【００１３】

【数４】

【００１４】いま、エッジは画素と画素の間に存在する
と仮定する。そこでエッジがあるかないかを表わす指標
として図２０に示すような線過程と呼ばれる、画素と画
素の間に存在する仮想の値、A(i,j)及び、B(i,j)を導入
し、Econ(i,j)を次式（数５）のように書き換える。但
し、A(i,j)、B(i,j)は、エッジがたっていれば１、たっ
ていなければ０を値として持つとする。

【００１５】

【数５】

【００１６】（数５）は画素値Fから見れば「エッジが
立っていない画素間では平滑化を行い、エッジが立って
いる画素間では平滑化を行わない」ということを表して
おり、線過程A、Bから見れば「画素間の画素値の差が大
きいほど線過程の値を１に近づける」ということを表わ
している。

【００１７】さらにA(i,j)、B(i,j)も入力画像から推定
しなければならない。そこで次式（数６）で表されるEe
dgを最小にする時のA(i,j)、B(i,j)の組が画像のエッジ
として一番もっともらしいと仮定する。

【００１８】

【数６】

【００１９】ここで、（数６）の第１項目は「線過程
は、１または０のどちらかの値をとる」、第２項目は
「同じ方向の線過程は平行に並ぶことはまずない」、第
３項目は「エッジは余り多くは立たない」、そして最後
の項は「エッジはたいてい続いているかまたは、曲がっ
ており、分枝することは余りない」という仮定を各々表
している。但し、Ca、Cb、Ccは各項の全体に対する重み
を表すパラメータである。

【００２０】結局、次式（数７）で表されるＥを最小に
するF(i,j)が求めたい復元画像の座標(i,j)における画
素値ということになる。

【００２１】

【数７】

【００２２】但し、C1、C2、C3、C4、C5は全体に対する
各項の重みを表すパラメータである。

【００２３】従来のエッジ特徴抽出装置においては、図
１９のようにエッジエネルギー最小化部１３１は、入力
画像１、コンボリューションマトリクスデータ２及び、
画素エネルギー最小化部１３２から入力を受ける。

【００２４】図２１は、エッジエネルギー最小化部１３
１及び、画素エネルギー最小化部１３２の具体的な構成
図であり、１５１はエッジ偏微分部、１５４はエッジメ
モリ、１５５は画素偏微分部、１５８は画素メモリ、１
５２及び、１５６は乗算部、１５３及び、１５７は加算
部を表す。

【００２５】復元画像の画素値を表す画素メモリ１５８
の内容は、最初、入力画像１の各画素値に初期設定され
る。また線過程の値を表すエッジメモリ１５４の内容
は、すべて０〜１の適当な値に初期設定される。

【００２６】図２１に示すように画素偏微分部１５５は
入力画像１、コンボリューションマトリクスデータ２、
加算部１５３及び、１５７から入力を受ける。

【００２７】いま（数７）をF(i,j)に関して偏微分した
関数をＥ_fとおくと、画素偏微分部１５５は入力値をも
とに各画素ごとのＥ_fの値を算出し、乗算部１５６及
び、それに続く加算部１５７を介して自分自身にフィー
ドバックさせる。但し、（数７）における係数C1〜C5
は、あらかじめ適当な値に固定されている。

【００２８】乗算部１５６は、入力の値に十分に０に近
い負の数（-ε_f）をかけて出力する。

【００２９】加算部１５７は乗算部１５６と画素メモリ
１５８からの入力を足し合わせた値を画素偏微分部１５
５及び、エッジ偏微分部１５１に対して出力する一方、
画素メモリ１５８の内容を出力した値に書き変える。結
局、画素メモリ１５８の内容は一時刻前のF(i,j)の値で
あり、次式（数８）に従って内容が更新されることにな
る。

【００３０】

【数８】

【００３１】但し、F_t+1(i,j)及び、F_t(i,j)は各々、座
標(i,j)の時刻t+1における画素値、時刻tにおける画素
値を表し、ε_fは十分に小さな正数とする。

【００３２】ここでＥはF(i,j)について微分可能である
ので次のことが成り立つ。

【００３３】

【数９】

【００３４】ここで、△F(i,j) = -ε_f∂Ｅ/∂F(i,j)と
おくと

【００３５】

【数１０】

【００３６】が成立する。

【００３７】（数１０）から、（数８）に従ってF(i,j)
を更新することによって現時点でのA(i,j)、B(i,j)の値
に対してＥを最小にするF(i,j)を求められることがわか
る。

【００３８】エッジ偏微分部１５１は加算部１５７及
び、画素メモリ１５８から入力を受ける。

【００３９】いま（数７）をA(i,j)、B(i,j)に関して偏
微分した関数をＥ_eとおくとエッジ偏微分部１５１は、
入力値をもとに各線過程ごとのＥ_eの値を算出し、乗算
部１５２及び、それに続く加算部１５３を介して自分自
身にフィードバックさせる。但し、（数７）における係
数C1〜C5は、あらかじめ適当な値に固定されている。

【００４０】乗算部１５２は、入力の値に十分に０に近
い負の数（-ε_l）をかけて出力する。加算部１５３は乗
算部１５２とエッジメモリ１５４からの入力を足し合わ
せた値をエッジ偏微分部１５１及び、画素偏微分部１５
５に対して出力する一方、エッジメモリ１５４の内容を
出力した値に書き変える。結局、エッジメモリ１５４の
内容は一時刻前のA(i,j)、B(i,j)の値であり、（数８）
〜（数１０）で示した内容と同様の理由により、現時点
のF(i,j)の値に対してＥを最小にするA(i,j)、B(i,j)を
求めることが出来る。

【００４１】以上説明したようにしてF(i,j)の値の更新
とA(i,j)、B(i,j)の値の更新を繰り返すことによって、
Ｅを最小化するF(i,j)、A(i,j)、B(i,j)の値を求めるこ
とが出来る。

【００４２】F(i,j)、A(i,j)、B(i,j)の値の更新を適当
回数行なった後、エッジ特徴出力部７がエッジメモリ１
５４の内容をエッジ画像として出力する。

【００４３】さらにこのエッジ特徴抽出装置において求
められるF(i,j)の値は現時点でのA(i,j)、B(i,j)の値に
対してＥを最小にするF(i,j)であるので、画素メモリ１
５８の内容は抽出されるエッジ以外の部分が平滑化され
た画像となる。従って画素メモリ１５８の内容を出力す
ることで、エッジ部の不連続性を保存した平滑化が行え
る画像復元装置が構成できる。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、画素値の変動幅が極端に大きい画素間で
は、線過程を推定する際に、「画素間の画素値の差が大
きいほど線過程の値を１に近づける」という仮定を表わ
している（数７）の第２項（（数５）参照）による引き
込みが生じ、他の仮定に関係なく、いっきに線過程の値
を１に近づけてしまうことになり、エッジ画像にノイズ
による誤ったエッジが残ってしまう。さらに他のエッジ
線の連結性の仮定（（数７）の第３項以降）の影響が減
少するうえに、誤ったエッジが残るためにエッジ線の連
結性も悪くなる。また（数７）における係数が画像全体
で一定であるために、領域レベルで画像の連続性が極端
に変化する画像の場合、主観的に見て、不連続性が強
く、エッジが多くあるだろうと感じられる領域でエッジ
が少なかったり、逆に不連続性が弱く、滑らかだろうと
感じられる領域でエッジが多くなり、ノイズが十分に除
去されていないという場合が生じてしまう。同様に画像
復元装置とした場合においても、誤ったエッジによるノ
イズが残ってしまう。また線過程の値が１または０のい
ずれかに収束するまで適当回数の繰り返し演算が必要な
ために処理時間がかかるという課題を有していた。

【００４５】本発明はかかる従来のエッジ特徴抽出装置
や画像復元装置の課題に鑑み、画素値の変動幅が大きい
ノイズがある場合でも、ノイズの影響を受けにくく、連
結性が良いエッジ線を抽出することができ、さらに領域
別に見ても主観的に均一なエッジ画像が得られ、処理時
間も高速なエッジ特徴抽出装置及び、ノイズが残らず、
処理時間が高速な画像復元装置を提供することを目的と
する。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、入
力される画像の複数の異なる領域の周波数分析を行なう
領域別周波数分析手段と、領域別周波数分析手段からの
入力と隣合う画素間の差分に応じて、画像の各画素に付
随するパラメータを設定するパラメータ設定手段と、線
過程を推定するエッジエネルギー最小化手段と、画素値
を推定する画素エネルギー最小化手段と、エッジエネル
ギー最小化手段によって推定された線過程の値から得ら
れるエッジ画像をエッジ特徴として出力するエッジ特徴
出力手段とを備え、エッジエネルギー最小化手段は、画
素間にエッジが存在している確率を表わす値をもつ線過
程を変数とし、画素エネルギー最小化手段による推定画
素値を利用し、入力される画像とパラメータ設定手段か
らの入力で決まる関数を最小化することによって線過程
を推定し、画素エネルギー最小化手段は、画素値を変数
とし、入力される画像とエッジエネルギー最小化手段か
らの入力と画像の劣化過程を表わすコンボリューション
マトリクスデータとで決まる関数を最小化することによ
って画素値を推定することを特徴とするエッジ特徴抽出
装置。

【００４７】本発明の第２発明は、入力される画像の複
数の異なる領域の周波数分析を行なう領域別周波数分析
手段と、領域別周波数分析手段からの入力と隣合う画素
間の差分に応じて、画像の各画素に付随するパラメータ
を設定するパラメータ設定手段と、線過程を推定するエ
ッジエネルギー最小化手段と、画素値を推定する画素エ
ネルギー最小化手段と、画素エネルギー最小化手段によ
って推定された画素値から得られる画像を復元画像とし
て出力する画像出力手段とを備え、エッジエネルギー最
小化手段は、画素間にエッジが存在している確率を表わ
す値をもつ線過程を変数とし、画素エネルギー最小化手
段による推定画素値を利用し、入力される画像とパラメ
ータ設定手段からの入力で決まる関数を最小化すること
によって線過程を推定し、画素エネルギー最小化手段
は、画素値を変数とし、入力される画像とエッジエネル
ギー最小化手段からの入力と画像の劣化過程を表わすコ
ンボリューションマトリクスデータとで決まる関数を最
小化することによって画素値を推定することを特徴とす
る画像復元装置。

【００４８】本発明の第３発明は、エッジエネルギー最
小化手段からの入力を受け、入力値と入力値の時間変化
率に基づき、エッジエネルギー最小化手段で推定されて
いる線過程の値を強制的に一定値に固定し、新たにエッ
ジエネルギー最小化手段の出力とする収束加速手段を備
えた本発明の第１発明のエッジ特徴抽出装置である。

【００４９】本発明の第４発明は、エッジエネルギー最
小化手段からの入力を受け、入力値と入力値の時間変化
率に基づき、エッジエネルギー最小化手段で推定されて
いる線過程の値を強制的に一定値に固定し、新たにエッ
ジエネルギー最小化手段の出力とする収束加速手段を備
えた本発明の第４発明の画像復元装置である。

【００５０】

【作用】本発明の第１発明は、具体的に述べれば、「画
素間の画素値の差が極端に大きい場合はノイズである確
率が高い」という仮定に基づき、例えば、パラメータ設
定手段によって画素間の画素値の差分が大きい場合に
は、（数７）の係数を変化させる。このような（数７）
の係数の制御によって、（数７）の第２項（（数５）参
照）による引き込みを抑えることができ、ノイズによる
誤ったエッジが残らないエッジ画像を得ることができ
る。それにともなってエッジ線の連結性も良くなる。さ
らに、この係数の制御は、領域別周波数分析手段から得
られる画像の各領域での連続性の情報に基づいて、領域
別に行なわれるために主観的に均一なエッジ画像を得る
ことができる。

【００５１】本発明の第２発明は、具体的に述べれば、
「画素間の画素値の差が極端に大きい場合はノイズであ
る確率が高い」という仮定に基づき、例えばパラメータ
設定手段によって画素間の画素値の差分が大きい場合に
は、（数７）の係数を変化させる。このような（数７）
の係数の制御によって、（数７）の第２項（（数５）参
照）による引き込みを抑えることができ、ノイズによる
誤ったエッジが残らず、エッジ線の連結性も良いエッジ
画像を得ることができる。前記エッジ画像に基づいて画
像の平滑化を行なうので、誤ったエッジによって本来、
平滑化されるべき手段分が平滑化されずにノイズとして
残ったりすることがなく、良好な復元画像を得ることが
できる。さらに、この係数の制御は、領域別周波数分析
手段から得られる画像の各領域での連続性の情報に基づ
いて、領域別に行なわれるために主観的に均一な復元画
像を得ることができる。

【００５２】本発明の第３発明は、線過程の値を推定す
る際、収束加速手段によって前記線過程の値及び、その
時間変化率から現在注目の線過程の最終収束値を推定
し、強制的に前記現在注目の線過程の値を前記最終収束
値とすることで線過程の最終収束値を高速に求めること
ができ、それにともなって全体の処理時間も短縮するこ
とができる。

【００５３】本発明の第４発明は、線過程の値を推定す
る際、収束加速手段によって前記線過程の値及び、その
時間変化率から現在注目の線過程の最終収束値を推定
し、強制的に前記現在注目の線過程の値を前記最終収束
値とすることで線過程の最終収束値を高速に求めること
ができ、それにともなってノイズの少ないエッジ画像も
高速に得ることが出来る。したがって前記エッジ画像を
もとに、入力される劣化画像の平滑化処理も高速化さ
れ、全体の処理時間を短縮することができる。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００５５】図１は本発明の第１発明の実施例の構成図
を示すものである。図１において、１は入力画像、２は
領域別周波数分析部、３はパラメータ設定部、４はコン
ボリューションマトリクスデータ、５はエッジエネルギ
ー最小化部、６は画素エネルギー最小化部、７はエッジ
特徴出力部である。それら各部の具体的内容は、次の動
作説明の中で説明する。

【００５６】以上のように構成された本実施例のエッジ
特徴抽出装置について、以下にその動作を説明する。

【００５７】まず入力画像１は領域別周波数分析部２、
パラメータ設定部３及び、画素エネルギー最小化部６に
入力される。但し、パラメータ設定部３には、処理の最
初では入力画像１が、それ以降では画素エネルギー最小
化部６からの出力が入力される。

【００５８】図２は領域別周波数分析部２の構成図であ
り、２１は領域抽出部、２２は直交変換部、２３は連続
性判定部、２４は領域別連続性メモリである。

【００５９】領域抽出部２１は入力画像１から任意のａ
×ｂの領域の画素値を取り出し、直交変換部２２に出力
する。但し、領域抽出部２１は、入力画像１の全ての画
素が取り出されるように領域を選択するものとし、また
抽出される各領域は、重なりを持っていてもよい。

【００６０】直交変換部２２は入力された領域に対し、
２次元フーリエ変換を行い、その結果得られた各周波数
成分のスペクトルパワーを連続性判定部２３に出力す
る。フーリエ変換は、画像等の周波数分析等によく使わ
れる手法であり、各周波数成分が含まれる割合が、スペ
クトルパワーの値として得られる。いま、周波数成分
(i, j)が持つスペクトルパワーをＳ(i,j)とする。連続
性判定部２３は、例えば次式（数１１）で表わされるよ
うな関数の値を現在注目している領域の中心座標、ある
いは中心を含むｍ×ｎ個の小領域（ｍ≦ａ、ｎ≦ｂ）に
おける連続性を表わす指標Ｚkとして、領域別連続性メ
モリ内の対応するメモリに出力する。ここで、添え字k
は領域を表わす。

【００６１】

【数１１】

【００６２】ここで、im, jmは次式（数１２）を満たす
スペクトルパワーを持つ周波数ベクトルのｘ成分、ｙ成
分である。

【００６３】

【数１２】

【００６４】但し、Ｃは増加関数、Ｓmはスペクトルパ
ワーの平均値である。

【００６５】（数１１）は、大きいパワーを持つ周波数
ベクトルの平均ノルムを表わしており、（数１１）の値
が大きいほど、高い周波数成分が多く、不連続性の強い
画像であると考えられる。

【００６６】領域別連続性メモリ２４は、線過程の座標
位置で区別されるメモリから成り、連続性判定部２３に
よって得られた各座標位置における連続性を表わす指標
Ｚkの値を保持する。

【００６７】図３はパラメータ設定部３の構成図であ
り、３１は関数パラメータ決定部、３２は画素差分部、
３３は係数制御部、３４は係数メモリである。係数メモ
リ３４は線過程の座標位置で区別されるメモリから成
る。各メモリの内容はすべて同じ値で初期化される。

【００６８】図３に示すように入力画像１は、画素差分
部３２に入力され、領域別連続性メモリ２４の内容は、
関数パラメータ決定部３１に入力される。

【００６９】関数パラメータ決定部３１は、領域別連続
性メモリ２４を読みだし、各座標位置ごとの内容を次式
（数１３）で変換し、その結果のθ₀(i,j)を係数制御部
３３へ出力する。

【００７０】

【数１３】

【００７１】ここで、Ｐは適当な増加関数である。この
場合、不連続性の強い領域ほどθ₀(i,j)の値が大きいこ
とになる。

【００７２】画素差分部３２は、隣合う画素間の差分値
を算出し、計算した画素間の線過程の座標位置ごとに、
その結果を係数制御部３３へ出力する。

【００７３】係数制御部３３は、関数パラメータ決定部
３１からの入力をもとに（数７）の係数を制御する関数
（係数制御関数）を決定し、さらに画素差分部３２から
の入力に対する係数制御関数の出力を、画素差分部３２
からの入力を計算した画素間の線過程の座標位置に対応
する係数メモリ３４内のメモリに出力する。係数メモリ
３４は各メモリの内容を入力値に書換え、保持する。

【００７４】図４は係数制御部３３の具体的な構成図を
表わす図であり、４１は時間関数部、４２は係数制御関
数部である。

【００７５】関数パラメータ決定部３１の出力θ₀(i,j)
は、時間関数部４１に入力される。時間関数部４１の出
力値θ(i,j)は、入力値に対して、例えば図５に示すよ
うな線形関数、図６に示すような線形関数の組合せ、あ
るいは図７に示すような非線形関数等によって決まる値
をもつ。

【００７６】係数制御関数部４２は、時間関数部４１と
画素差分部３２からの入力を受け、各画素間ごとに値を
出力する。例えば（数７）の係数C2を制御する場合、係
数制御関数部４２の出力値C2(x,i,j)は、画素差分部３
２からの入力値△F(x,i,j)が、時間関数部４１からの入
力値θまでは一定値をもち、前記入力値θを越える前記
入力値△F(x,i,j)に対しては、図８に示すような線形関
数、図９に示すような線形関数の組合せ、あるいは図１
０に示すような非線形関数等によって決まる値をもつ。
但し、C2(x,i,j)は、適当な初期値C2₀に初期設定されて
いる。ここでC2及び、△Fの添え字のxは差分をとる画素
の方向（水平方向か、垂直方向か）を表わしている。

【００７７】C2は、「エッジは余り多くは立たない」と
いう仮定を考慮する割合を表わしており、C2の値が大き
い場合は、線過程の活性化を抑制する効果も増大し、線
過程の値を０に近づけることになる。従って、図８、
９、１０に示すような係数C2の制御は、「画素間の差分
がある値θよりも大きい場合は、線過程の活性化をその
差分値に比例して抑制する」ことに相当する。このこと
から関数パラメータ決定部３１の出力θ₀(i,j)は、線過
程に対する抑制度合を決定するパラメータであり、前記
したように不連続性が強い領域においてはθ₀(i,j)の値
を大きく設定することでエッジを立ちやすく、逆に連続
性が強い領域においてはθ₀(i,j)の値を小さく設定する
ことでエッジを立ちにくくするという制御が可能とな
る。

【００７８】図１１は、エッジエネルギー最小化部５及
び、画素エネルギー最小化部６の具体的な構成図であ
り、７１はエッジ偏微分部、７２及び、７６は乗算部、
７３及び、７７は加算部、７４はエッジメモリ、７５は
画素偏微分部、７８は画素メモリを表す。

【００７９】線過程の値を表すエッジメモリ７４の内容
はすべて０〜１の適当な値に初期設定される。また復元
画像の画素値を表す画素メモリ７８の内容は、最初、入
力画像１の各画素値に初期設定される。

【００８０】図１１に示すように画素偏微分部７５は入
力画像１、コンボリューションマトリクスデータ４、加
算部７３及び、７７から入力を受ける。

【００８１】いま（数７）をF(i,j)に関して偏微分した
関数をＥ_fとおくと画素偏微分部７５は、入力値をもと
に各画素ごとのＥ_fの値を算出し、乗算部７６及び、そ
れに続く加算部７７を介して自分自身にフィードバック
させる。乗算部７６は、入力の値に十分に０に近い負の
数をかけて出力する。加算部７７は乗算部７６と画素メ
モリ７８からの入力を足し合わせた値を画素偏微分部７
５及び、エッジ偏微分部７１に対して出力する一方、画
素メモリ７８の内容を出力した値に書き変える。結
局、画素メモリ７８の内容は一時刻前のF(i,j)の値であ
り、（数８）〜（数１０）で示した内容と同様の理由に
より、現時点におけるA(i,j)、B(i,j)の値に対して、Ｅ
を最小にするF(i,j)を求めることが出来る。

【００８２】エッジ偏微分部７１は加算部７７、画素メ
モリ７８及び、エッジメモリ７４から入力を受ける。

【００８３】いま（数７）をA(i,j)、B(i,j)に関して偏
微分した関数をＥ_eとおくとエッジ偏微分部７１は、入
力値をもとに各線過程ごとのＥ_eの値を算出し、乗算部
７２及び、それに続く加算部７３を介して自分自身にフ
ィードバックさせる。但し、各線過程ごとにＥ_eの値を
算出する際、係数メモリ３４の内の対応するメモリに保
持されている内容が読み出され、（数７）の係数の値
は、読み出された値に変えられる。乗算部７２は、入力
の値に十分に０に近い負の数をかけて出力する。加算部
７３は乗算部７２とエッジメモリ７４からの入力を足し
合わせた値をエッジ偏微分部７１及び、画素偏微分部７
５に対して出力する一方、エッジメモリ７４の内容を出
力した値に書き変える。

【００８４】結局、エッジメモリ７４の内容は一時刻前
のA(i,j)、B(i,j)の値であり、（数８）〜（数１０）で
示した内容と同様の理由により、現時点でのF(i,j)に対
して、Ｅを最小にするA(i,j)、B(i,j)を求めることが出
来る。

【００８５】なお（数７）のエッジが存在する部分では
平滑化を行なわず、エッジが存在しない部分では平滑化
を行なうことを制御する係数C1を制御する場合には、係
数制御関数部４２の出力関数を図１２に示すような線形
関数、図１３に示すような線形関数の組合せ、あるいは
図１４に示すような非線形関数等にする。

【００８６】この時、前記したようにパラメータ設定部
３によって（数７）の係数を制御することで、（数７）
の第２項（（数５））による引き込みを抑え、他の条件
（（数７）の第３項以降の項）によって連結性を加味す
ることができる。したがって、変動幅の大きいノイズが
ある場合でも、線過程A(i,j)、B(i,j)の値は急激に１に
近づくことがなく、連結性の良い線過程を得ることがで
きる。さらに領域別周波数分析部２によって不連続性が
強く、エッジが多くあるだろうと感じられる領域ではエ
ッジを立ちやすく、逆に不連続性が弱く、エッジが余り
なく滑らかであろうと感じられる領域ではエッジを立ち
にくくするように係数制御を行なうことができるため、
主観的により均一な線過程が得られる。

【００８７】以上説明したようにしてF(i,j)の値の更新
とA(i,j)、B(i,j)の値の更新を繰り返すことによって、
Ｅを最小化するF(i,j)、A(i,j)、B(i,j)の値を求めるこ
とが出来る。最後にF(i,j)、A(i,j)、B(i,j)の値の更新
を適当回数行なった後、エッジ特徴出力部７がエッジメ
モリ７４の内容をエッジ画像として出力する。

【００８８】図１５は本発明の第２発明の実施例の構成
図を示すものである。図１５において、１は入力画像、
２は領域別周波数分析部、３はパラメータ設定部、４は
コンボリューションマトリクスデータ、５はエッジエネ
ルギー最小化部、６は画素エネルギー最小化部、８は画
像出力部である。

【００８９】以上のように構成された本実施例の画像復
元装置について、以下にその動作を説明する。

【００９０】まず入力画像１は領域別周波数分析部２、
パラメータ設定部３及び、画素エネルギー最小化部６に
入力される。但し、パラメータ設定部３には、処理の最
初では入力画像１が、それ以降では画素エネルギー最小
化部６からの出力が入力される。

【００９１】図２は領域別周波数分析部２の構成図であ
り、上述のように、２１は領域抽出部、２２は直交変換
部、２３は連続性判定部、２４は領域別連続性メモリで
ある。

【００９２】領域抽出部２１は入力画像１から任意のａ
×ｂの領域の画素値を取り出し、直交変換部２２に出力
する。但し、領域抽出部が抽出する各領域は、重なりを
持っていてもよい。

【００９３】直交変換部２２は入力された領域に対し、
２次元フーリエ変換を行い、その結果得られた各周波数
成分のスペクトルパワーを連続性判定部２３に出力す
る。フーリエ変換は、画像等の周波数分析等によく使わ
れる手法であり、各周波数成分が含まれる割合が、スペ
クトルパワーの値として得られる。いま、周波数成分
(i, j)が持つスペクトルパワーをＳ(i,j)とする。連続
性判定部２３は、例えば（数１１）、（数１２）で表わ
されるような関数の値を現在注目している領域の中心座
標、あるいは中心を含む小領域における連続性を表わす
指標Ｚとして、領域別連続性メモリ内の対応するメモリ
に出力する。

【００９４】（数１１）は、大きいパワーを持つ周波数
成分の平均周波数を表わしており、（数１１）の値が大
きいほど、高い周波数成分が多く、不連続性の強い画像
であると考えられる。

【００９５】領域別連続性メモリ２４は、線過程の座標
位置で区別されるメモリから成り、連続性判定部２３に
よって得られた各座標位置における連続性を表わす指標
の値を保持する。

【００９６】図３はパラメータ設定部３の構成図であ
り、３１は関数パラメータ決定部、３２は画素差分部、
３３は係数制御部、３４は係数メモリである。係数メモ
リ３４は線過程の座標位置で区別されるメモリから成
る。各メモリの内容はすべて同じ値で初期化される。

【００９７】図３に示すように入力画像１は、画素差分
部３２に入力され、領域別連続性メモリ２４の内容は、
関数パラメータ決定部３１に入力される。

【００９８】関数パラメータ決定部３１は、領域別連続
性メモリ２４を読みだし、各座標位置ごとの内容を（数
１３）で変換し、その結果のθ₀(i,j)を係数制御部３３
へ出力する。ここで、Ｐは適当な増加関数である。この
場合、不連続性の強い領域ほどθ₀(i,j)の値が大きいこ
とになる。

【００９９】画素差分部３２は、隣合う画素間の差分値
を算出し、計算した画素間の線過程の座標位置ごとに、
その結果を係数制御部３３へ出力する。

【０１００】係数制御部３３は、関数パラメータ決定部
３１からの入力をもとに（数７）の係数を制御する関数
（係数制御関数）を決定し、さらに画素差分部３２から
の入力に対する係数制御関数の出力を、画素差分部３２
からの入力を計算した画素間の線過程の座標位置に対応
する係数メモリ３４内のメモリに出力する。係数メモリ
３４は各メモリの内容を入力値に書換え、保持する。

【０１０１】図４は係数制御部３３の具体的な構成図を
表わす図であり、４１は時間関数部、４２は係数制御関
数部である。

【０１０２】関数パラメータ決定部３１の出力θ₀(i,j)
は、時間関数部４１に入力される。時間関数部４１の出
力値θ(i,j)は、入力値に対して、例えば図５に示すよ
うな線形関数、図６に示すような線形関数の組合せ、あ
るいは図７に示すような非線形関数等によって決まる値
をもつ。

【０１０３】係数制御関数部４２は、時間関数部４１と
画素差分部３２からの入力を受け、各画素間ごとに値を
出力する。例えば（数７）の係数C2を制御する場合、係
数制御関数部４２の出力値C2(x,i,j)は、画素差分部３
２からの入力値△F(x,i,j)が、時間関数部４１からの入
力値θまでは一定値をもち、前記入力値θを越える前記
入力値△F(x,i,j)に対しては、図８に示すような線形関
数、図９に示すような線形関数の組合せ、あるいは図１
０に示すような非線形関数等によって決まる値をもつ。
但し、C2(x,i,j)は、適当な初期値C2₀に初期設定されて
いる。ここでC2及び、△Fの添え字のxは差分をとる画素
の方向（水平方向か、垂直方向か）を表わしている。

【０１０４】C2は、「エッジは余り多くは立たない」と
いう仮定を考慮する割合を表わしており、C2の値が大き
い場合は、線過程の活性化を抑制する効果も増大し、線
過程の値を０に近づけることになる。従って、図８、
９、１０に示すような係数C2の制御は、「画素間の差分
がある値θよりも大きい場合は、線過程の活性化をその
差分値に比例して抑制する」ことに相当する。従って、
関数パラメータ決定部３１の出力θ₀(i,j)は、線過程に
対する抑制度合を決定するパラメータであり、前記した
ように不連続性が強い領域においてはθ₀(i,j)の値を大
きく設定することでエッジを立ちやすく、逆に連続性が
強い領域においてはθ₀(i,j)の値を小さく設定すること
でエッジを立ちにくくするという制御が可能となる。

【０１０５】図１１は、エッジエネルギー最小化部５及
び、画素エネルギー最小化部６の具体的な構成図であ
り、７１はエッジ偏微分部、７２及び、７６は乗算部、
７３及び、７７は加算部、７４はエッジメモリ、７５は
画素偏微分部、７８は画素メモリを表す。

【０１０６】線過程の値を表すエッジメモリ７４の内容
はすべて０〜１の適当な値に初期設定される。また復元
画像の画素値を表す画素メモリ７８の内容は、最初、入
力画像１の各画素値に初期設定される。

【０１０７】図１１に示すように、エッジ偏微分部７１
は加算部７７、画素メモリ７８及び、エッジメモリ７４
から入力を受ける。

【０１０８】いま（数７）をA(i,j)、B(i,j)に関して偏
微分した関数をＥ_eとおくと画素偏微分部７５は、入力
値をもとに各線過程ごとのＥ_eの値を算出し、乗算部７
６及び、それに続く加算部７７を介して自分自身にフィ
ードバックさせる。但し、各線過程ごとにＥ_eの値を算
出する際、係数メモリ３４の内の対応するメモリに保持
されている内容が読み出され、（数７）の係数の値は、
読み出された値に変えられる。

【０１０９】乗算部７２は、入力の値に十分に０に近い
負の数をかけて出力する。加算部７３は乗算部７２とエ
ッジメモリ７４からの入力を足し合わせた値をエッジ偏
微分部７１及び、画素偏微分部７５に対して出力する一
方、エッジメモリ７４の内容を出力した値に書き変え
る。

【０１１０】結局、エッジメモリ７４の内容は一時刻前
のA(i,j)、B(i,j)の値であり、（数８）〜（数１０）で
示した内容と同様の理由により、現時点でのF(i,j)に対
して、Ｅを最小にするA(i,j)、B(i,j)を求めることが出
来る。

【０１１１】なお（数７）のエッジが存在する部分では
平滑化を行なわず、エッジが存在しない部分では平滑化
を行なうことを制御する係数C1を制御する場合には、係
数制御関数部４２の出力関数を図１２に示すような線形
関数、図１３に示すような線形関数の組合せ、あるいは
図１４に示すような非線形関数等にする。この時、前記
したようにパラメータ設定部３によって（数７）の係数
を制御することで、（数７）の第２項（（数５））によ
る引き込みを抑え、他の条件（（数７）の第３項以降の
項）によって連結性を加味することができる。したがっ
て、変動幅の大きいノイズがある場合でも、線過程A(i,
j)、B(i,j)の値は急激に１に近づくことがなく、連結性
の良い線過程を得ることができる。さらに領域別周波数
分析部２によって不連続性が強く、エッジが多くあるだ
ろうと感じられる領域ではエッジを立ちやすく、逆に不
連続性が弱く、エッジが余りなく滑らかであろうと感じ
られる領域ではエッジを立ちにくくするように係数制御
を行なうことができるため、主観的により均一な線過程
が得られる。

【０１１２】画素偏微分部７５は入力画像１、コンボリ
ューションマトリクスデータ４、加算部７３及び、７７
から入力を受ける。

【０１１３】いま（数７）をF(i,j)に関して偏微分した
関数をＥ_fとおくと画素偏微分部７５は、入力値をもと
に各画素ごとのＥ_fの値を算出し、乗算部７６及び、そ
れに続く加算部７７を介して自分自身にフィードバック
させる。

【０１１４】乗算部７６は、入力の値に十分に０に近い
負の数をかけて出力する。加算部７７は乗算部７６と画
素メモリ７８からの入力を足し合わせた値を画素偏微分
部７５及び、エッジ偏微分部７１に対して出力する一
方、画素メモリ７８の内容を出力した値に書き変える。
結局、画素メモリ７８の内容は一時刻前のF(i,j)の値で
あり、（数８）〜（数１０）で示した内容と同様の理由
により、現時点におけるA(i,j)、B(i,j)の値に対して、
Ｅを最小にするF(i,j)を求めることが出来る。この時、
A(i,j)、B(i,j)の値、すなわちエッジメモリ７４の内容
は、前記したようにノイズによる誤りや、主観的な不均
一のない良好なエッジ画像となており、さらに画素エネ
ルギー最小化部６が前記したようにF(i,j)の値を良好な
エッジ画像に基づいて求めるためにノイズが減少し、主
観的に平滑化が均一に行なうことが出来る。

【０１１５】以上説明したようにしてF(i,j)の値の更新
とA(i,j)、B(i,j)の値の更新を繰り返すことによって、
Ｅを最小化するF(i,j)、A(i,j)、B(i,j)の値を求めるこ
とが出来る。最後にF(i,j)、A(i,j)、B(i,j)の値の更新
を適当回数行なった後、画像出力部８が画素メモリ７８
の内容を復元画像として出力する。

【０１１６】図１６は本発明の第３発明における実施例
の構成図である。図１６において、１は入力画像、２は
領域別周波数分析部、３はパラメータ設定部、４はコン
ボリューションマトリクスデータ、１０１はエッジエネ
ルギー最小化部、６は画素エネルギー最小化部、７はエ
ッジ特徴出力部、１０２は収束加速部である。

【０１１７】以上のように構成された本実施例のエッジ
特徴抽出装置について、以下にその動作を説明する。

【０１１８】本実施例のエッジ特徴抽出装置における処
理内容は基本的には、本発明の第１発明における実施例
と同じであるが、エッジエネルギー最小化部１０２の出
力が収束加速部１０１によって変換される点で異なる。

【０１１９】図１７は本実施例におけるエッジエネルギ
ー最小化部１０２及び、収束加速部１０１の構成図であ
る。７１はエッジ偏微分部、１１１は乗算部、７３は加
算部、７４はエッジメモリ、１１２は前回更新量メモ
リ、１１３は出力変化率算出部、１１４は最終収束値推
定部である。

【０１２０】乗算部１１１は入力値に十分に小さな負の
値を乗算し、その結果を出力する。

【０１２１】図１７において、乗算部１１１は加算部７
３と前回更新量メモリ１１２に対して出力しており、出
力変化率算出部１１３からの入力を受けて前回更新量メ
モリ１１２の対応する内容を書き換える。前回更新量メ
モリ１１２は各々の線過程の位置で区別されるメモリか
ら構成されており、乗算部１１１からの入力値を対応す
るメモリ内に記憶保持する。出力変化率算出部１１３
は、乗算部１１１からの入力を受けて対応する前回更新
量メモリ１１２の内容を読みだし、前記内容の値の絶対
値と前記乗算部１１１からの入力の値の絶対値の和を求
めた後、その結果を最終収束値推定部１１４に出力する
と同時に、乗算部１１１に対して書換えのための出力信
号を送る。

【０１２２】最終収束値推定部１１４は、現在注目の線
過程の最終収束値を加算部７３からの入力値と出力変化
率算出部から入力値とから推定し、対応するエッジメモ
リ７４の内容を推定された値に書換えるとともに画素エ
ネルギー最小化部６に前記推定された値を出力する。

【０１２３】最終収束値推定部１１４における線過程の
最終収束値の推定は以下のIF-THENルールによって行な
われ、また以下のいずれのルールも適用されない場合、
加算部７３からの入力値がそのまま最終収束値推定部の
出力値とされる。

【０１２４】ルール１：IF（出力変化率算出部１１３からの入力値）
≦ｓかつ｛0.5 −（加算部７２からの入力値）｝≦−ｔ THEN （最終収束値）＝１ルール２：IF（出力変化率算出部１１３からの入力値）
≦ｓかつ｛0.5 −（加算部７２からの入力値）｝≧ｔ THEN （最終収束値）＝０但し、ｓ，ｔはともに０に近い数。

【０１２５】前記ルールは「線過程の値変化が０に近
く、かつ線過程の値が０または１のどちらかに近いなら
ば強制的に線過程の値を０か１にする」ということを表
わしている。すなわち線過程の値の更新が上記ルールを
満たす程度に進んだ後、線過程の値の収束が強制的に行
なわれるので、得られるエッジ画像が劣化しない程度に
前記ｓ，ｔの値を大きく設定することによって処理の高
速化が達成される。

【０１２６】図１８は本発明の第４発明における実施例
の構成図である。図１８において、１は入力画像、２は
領域別周波数分析部、３はパラメータ設定部、４はコン
ボリューションマトリクスデータ、１０１はエッジエネ
ルギー最小化部、６は画素エネルギー最小化部、８は画
像出力部、１０２は収束加速部である。

【０１２７】以上のように構成された本実施例の画像復
元装置について、以下にその動作を説明する。

【０１２８】本実施例の画像復元装置における処理内容
は基本的には、本発明の第２発明における実施例と同じ
であるが、エッジエネルギー最小化部１０１の出力が収
束加速部１０２によって変換される点で異なる。

【０１２９】本実施例におけるエッジエネルギー最小化
部１０１及び、収束加速部１０２の構成は図１７に示し
たものである。７１はエッジ偏微分部、１１１は乗算
部、７３は加算部、７４はエッジメモリ、１１２は前回
更新量メモリ、１１３は出力変化率算出部、１１４は最
終収束値推定部である。

【０１３０】乗算部１１１は入力値に十分小さな値を乗
算し、その結果を出力する。

【０１３１】図１７において、乗算部１１１は加算部７
３と前回更新量メモリ１１２に対して出力しており、出
力変化率算出部１１３からの入力を受けて前回更新量メ
モリ１１２の対応する内容を書き換える。前回更新量メ
モリ１１２は各々の線過程の位置で区別されるメモリか
ら構成されており、乗算部１１１からの入力値を対応す
るメモリ内に記憶保持する。出力変化率算出部１１３
は、乗算部１１１からの入力を受けて対応する前回更新
量メモリ１１２の内容を読みだし、前記内容の値の絶対
値と前記乗算部１１１からの入力の値の絶対値の和を求
めた後、その結果を最終収束値推定部１１４に出力する
と同時に、乗算部１１１に対して書換えのための出力信
号を送る。

【０１３２】最終収束値推定部１１４は、現在注目の線
過程の最終収束値を加算部７３からの入力値と出力変化
率算出部１１３から入力値とから推定し、対応するエッ
ジメモリ７４の内容を推定された値に書換えるとともに
画素エネルギー最小化部６に前記推定された値を出力す
る。

【０１３３】最終収束値推定部１１４における線過程の
最終収束値の推定は以下のIF-THENルールによって行な
われ、また以下のいずれのルールも適用されない場合、
加算部７３からの入力値がそのまま最終収束値推定部の
出力値とされる。

【０１３４】ルール１：IF（出力変化率算出部１１３からの入力値）
≦ｓかつ｛0.5 −（加算部７２からの入力値）｝≦−ｔ THEN （最終収束値）＝１ルール２：IF（出力変化率算出部１１３からの入力値）
≦ｓかつ｛0.5 −（加算部７２からの入力値）｝≧ｔ THEN （最終収束値）＝０但し、ｓ，ｔはともに０に近い数。

【０１３５】前記ルールは「線過程の値変化が０に近
く、かつ線過程の値が０または１のどちらかに近いなら
ば強制的に線過程の値を０か１にする」ということを表
わしている。すなわち線過程の値の更新が上記ルールを
満たす程度に進んだ後、線過程の値の収束が強制的に行
なわれるので、得られるエッジ画像が劣化しない程度に
前記ｓ，ｔの値を大きく設定することによって処理の高
速化が達成される。さらに線過程の値の推定処理が高速
化されるにともなって、推定された線過程の値を用いる
画素エネルギー最小化部６による画像の平滑化処理も同
時に高速化され、復元画像を高速に得ることができる。

【０１３６】なお以上すべての発明において、領域別周
波数分析部２では画像の連続性を判定するためにフーリ
エ変換を用いたが、画像の周波数特性を抽出できる他の
直交変換法、離散コサイン変換あるいはアダマール変換
等を用いてもまったく同様の作用効果が得られるのは明
かである。

【０１３７】また、本発明の各手段等は、コンピュータ
を用いてソフトウェア的に実現出来るが、それら個々に
有する機能を持った専用のハード回路を用いて実現して
もかまわない。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
劣化した画像から、ノイズの影響を受けにくく、主観的
評価が均一なエッジ画像を得ることができる。

【０１３９】また、本発明によれば、劣化した画像か
ら、ノイズの影響を受けにくく、主観的評価が均一な復
元画像を得ることができる。

【０１４０】また本発明によれば、劣化した画像から、
ノイズの影響を受けにくく、主観的評価が均一なエッジ
画像が高速に得ることができる。

【０１４１】本発明によれば、劣化した画像から、ノイ
ズの影響を受けにくく、主観的評価が均一な復元画像を
高速に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１発明における一実施例のエッジ特
徴抽出装置の構成図である。

【図２】本発明における同実施例の領域別周波数分析部
２の構成図である。

【図３】本発明における同実施例のパラメータ設定部３
の構成図である。

【図４】本発明における同実施例の係数制御部３３の構
成図である。

【図５】本発明における同実施例の時間関数部４１の出
力関数の図である。

【図６】本発明における同実施例の時間関数部４１の出
力関数の図である。

【図７】本発明における同実施例の時間関数部４１の出
力関数の図である。

【図８】本発明における実施例の（数７）のC2を制御す
る場合の係数制御関数部４２の出力関数の図である。

【図９】本発明における実施例の（数７）のC2を制御す
る場合の係数制御関数部４２の出力関数の図である。

【図１０】本発明における実施例の（数７）のC2を制御
する場合の係数制御関数部４２の出力関数の図である。

【図１１】本発明の第１、２発明における実施例のエッ
ジエネルギー最小化部５と画素エネルギー最小化部６の
構成図である。

【図１２】本発明における実施例の（数７）のC１を制
御する場合の係数制御関数部４２の出力関数の図であ
る。

【図１３】本発明における実施例の（数７）のC１を制
御する場合の係数制御関数部４２の出力関数の図であ
る。

【図１４】本発明における実施例の（数７）のC１を制
御する場合の係数制御関数部４２の出力関数の図であ
る。

【図１５】本発明の第２発明における一実施例の画像復
元装置の構成図である。

【図１６】本発明の第３発明における一実施例のエッジ
特徴抽出装置の構成図である。

【図１７】本発明の第３、４発明における実施例のエッ
ジエネルギー最小化部１０１と収束加速部１０２の構成
図である。

【図１８】本発明の第４発明における一実施例の画像復
元装置の構成図である。

【図１９】従来のエッジ特徴抽出装置の構成図である。

【図２０】線過程の説明図である。

【図２１】従来のエッジ特徴抽出装置のエッジエネルギ
ー最小化部と画素エネルギー最小化部の構成図である。

【符号の説明】

１入力画像２領域別周波数分析部３パラメータ設定部４コンボリューションマトリクスデータ５エッジエネルギー最小化部６画素エネルギー最小化部７エッジ特徴出力部８画像出力部２１領域抽出部２２直交変換部２３連続性判定部２４領域別連続性メモリ３１関数パラメータ決定部３２画素差分部３３係数制御部３４係数メモリ４１時間関数部４２係数制御関数部７１エッジ偏微分部７２乗算部７３加算部７４エッジメモリ７５画素偏微分部７６乗算部７７加算部７８画素メモリ１０１本発明の第３、４発明の実施例におけるエッジ
エネルギー最小化部１０２収束加速部１１１本発明の第３、４発明の実施例における乗算部１１２前回更新量メモリ１１３出力変化率算出部１１４最終収束値推定部１３１従来例の実施例におけるエッジエネルギー最小
化部１３２従来例の実施例における画素エネルギー最小化
部１５１従来例の実施例におけるエッジ偏微分部１５２従来例の実施例における乗算部１５３従来例の実施例における加算部１５４従来例の実施例におけるエッジメモリ１５５従来例の実施例における画素偏微分部１５６従来例の実施例における乗算部１５７従来例の実施例における加算部１５８従来例の実施例における画素メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者香田敏行大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者〆木泰治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−211780（ＪＰ，Ａ) 特開平１−113879（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−261479（ＪＰ，Ａ) 特開平１−145783（ＪＰ，Ａ) 特開平１−224883（ＪＰ，Ａ) 特開平４−178782（ＪＰ，Ａ) 画像電子学会研究会講演予稿Ｖｏｌ. 119ｔｈ 1990／４／５「エネルギー最小化原理に基づく自然画像の復元適応的バイアス入力法の検討」山本他電子情報通信学会春季全国大会講演論文集Ｐｔ．６ｐａｇｅ６．54 1991 ／３／26「適応的バイアス入力法による自然画像の復元バイアス制御関数の検討」山本他 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 9/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される画像の複数の異なる領域の周波
数分析を行なう領域別周波数分析手段と、前記領域別周
波数分析手段からの入力と隣合う画素間の差分に応じ
て、画像の各画素に付随するパラメータを設定するパラ
メータ設定手段と、線過程を推定するエッジエネルギー
最小化手段と、画素値を推定する画素エネルギー最小化
手段と、前記エッジエネルギー最小化手段によって推定
された線過程の値から得られるエッジ画像をエッジ特徴
として出力するエッジ特徴出力手段とを備え、前記エッ
ジエネルギー最小化手段は、画素間にエッジが存在して
いる確率を表わす値をもつ線過程を変数とし、前記画素
エネルギー最小化手段による推定画素値を利用し、入力
される画像と前記パラメータ設定手段からの入力で決ま
る関数を最小化することによって線過程を推定し、前記
画素エネルギー最小化手段は、画素値を変数とし、入力
される画像と前記エッジエネルギー最小化手段からの入
力と画像の劣化過程を表わすコンボリューションマトリ
クスデータとで決まる関数を最小化することによって画
素値を推定することを特徴とするエッジ特徴抽出装置。
【請求項２】領域別周波数分析手段は、前記入力画像か
ら任意のａ×ｂ個の画素分の領域の画素値を取り出す領
域抽出手段と、前記領域抽出手段によって取り出された
領域に対して画素値の変化を異なる周波数成分に分解す
る直交変換を行う直交変換手段と、前記直交変換手段の
結果に基づいて前記領域抽出手段によって取り出された
領域がエッジ成分の多い領域か、少ない領域かを判定す
る連続性判定手段と、前記領域抽出手段によって取り出
された領域毎に前記連続性判定手段の結果を記憶保持し
ておく領域別連続性メモリで構成されたことを特徴とす
る請求項１記載のエッジ特徴抽出装置。
【請求項３】エッジエネルギー最小化手段からの入力を
受け、入力値と前記入力値の時間変化率に基づき、前記
エッジエネルギー最小化手段で推定されている線過程の
値を強制的に一定値に固定し、新たに前記エッジエネル
ギー最小化手段の出力とする収束加速手段を備えたこと
を特徴とする請求項１記載のエッジ特徴抽出装置。
【請求項４】入力される画像の複数の異なる領域の周波
数分析を行なう領域別周波数分析手段と、前記領域別周
波数分析手段からの入力と隣合う画素間の差分に応じ
て、画像の各画素に付随するパラメータを設定するパラ
メータ設定手段と、線過程を推定するエッジエネルギー
最小化手段と、画素値を推定する画素エネルギー最小化
手段と、前記画素エネルギー最小化手段によって推定さ
れた画素値から得られる画像を復元画像として出力する
画像出力手段とを備え、前記エッジエネルギー最小化手
段は、画素間にエッジが存在している確率を表わす値を
もつ線過程を変数とし、前記画素エネルギー最小化手段
による推定画素値を利用し、入力される画像と前記パラ
メータ設定手段からの入力で決まる関数を最小化するこ
とによって線過程を推定し、前記画素エネルギー最小化
手段は、画素値を変数とし、入力される画像と前記エッ
ジエネルギー最小化手段からの入力と画像の劣化過程を
表わすコンボリューションマトリクスデータとで決まる
関数を最小化することによって画素値を推定することを
特徴とする画像復元装置。
【請求項５】領域別周波数分析手段は、前記入力画像か
ら任意のａ×ｂ個の画素分の領域の画素値を取り出す領
域抽出手段と、前記領域抽出手段によって取り出された
領域に対して画素値の変化を異なる周波数成分に分解す
る直交変換を行う直交変換手段と、前記直交変換手段の
結果に基づいて前記領域抽出手段によって取り出された
領域がエッジ成分の多い領域か、少ない領域かを判定す
る連続性判定手段と、前記領域抽出手段によって取り出
された領域毎に前記連続性判定手段の結果を記憶保持し
ておく領域別連続性メモリで構成されたことを特徴とす
る請求項４記載の画像復元装置。
【請求項６】エッジエネルギー最小化手段からの入力を
受け、入力値と前記入力値の時間変化率に基づき、前記
エッジエネルギー最小化手段で推定されている線過程の
値を強制的に一定値に固定し、新たに前記エッジエネル
ギー最小化手段の出力とする収束加速手段を備えたこと
を特徴とする請求項４記載の画像復元装置。