JP3009726B2 - 画像デジタル信号の変換装置及び方法 - Google Patents

画像デジタル信号の変換装置及び方法

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JP3009726B2 JP2510783A JP51078390A JP3009726B2 JP 3009726 B2 JP3009726 B2 JP 3009726B2 JP 2510783 A JP2510783 A JP 2510783A JP 51078390 A JP51078390 A JP 51078390A JP 3009726 B2 JP3009726 B2 JP 3009726B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、図形および画像を変換する方法および装置
に関するものである。特に、画像のデジタル信号を変換
して線画、着色、あるいはその他特定の形式で出力する
方法および装置に関するものである。
背景技術 カラーや白黒写真は静止画や動画の分野で広く用いら
れている。少なくともテレビの分野では、例えば第二画
像を第一画像のウィンドウの中に合成したり、あるいは
挿入するなどテレビ画像を操作するため様々な技術が用
いられてきた。しかしながら、オリジナルの画像自体は
なんら変化するものではない。
また、従来「ポスタリゼーション」（posterisatio
n）という手法もあり、この手法は特に連続階調ではな
く、一つ一つの領域の色に濃淡がなく均一となるよう画
像を補正する。
手書きあるいは印刷での出力を望む場合、現在最も一
般的な方法として熟練した芸術家に、ペン、鉛筆、絵筆
等の従来からある道具用いて芸術家がとらえたモチーフ
を独自のスタイルで描かせる方法がある。
場合によっては芸術家に頼むのが良い場合もあり、芸
術家は間違いなく機械ではできない技法や細部描写を常
に加えているのである。しかしながら、多くのモチーフ
の場合、アーチストに依頼すると費用が高くつきすぎた
り不必要に時間がかかったりする。特に、テレビ信号に
上述したような技法を施したい場合、毎秒30コマからな
る信号のフレームのそれぞれに処理を施さなくてはなら
ないという問題がある。また、例え大変短い一連の画面
であっても必要な仕事量にたいするコストは高くなって
しまう。
従って、従来のカラーもしくは白黒画像を処理して様
々な効果（effect）を施すことができる技術を提供し、
特に望ましくは画像を手書きまたは着色加工を施すのが
望ましい。あるいは、もっと特殊な効果、例えば表面が
クロムに見えるよう画像を処理することができる。理想
としては複数の異なる手法を選択し、互いに組み合わせ
て実施することにより際限なくさまざまな効果を行うこ
とが可能な方法と装置が要望されている。さらに、この
ような効果がデジタルテレビ信号、動画信号、デジタル
静止画あるいは写真などにより短時間に経済的に応用で
きるのが望ましい。
発明の開示 本発明は、異なる多くの効果を画像デジタル信号に施
すことが可能な複数の装置と方法を提供するものであ
る。このような効果としては、刷毛使い（brush strok
e）の効果を施したり、周辺情報（edge content）を強
調したり、エアブラシ効果を加えたり、画像の表面が反
射するクロム加工にしたり、線画に見えるよう変換した
り、水彩画効果を与える等がある。
以上のように、本発明によれば、画像デジタル信号を
変換して画像に刷毛使いの効果を施す本発明の装置は、
主入力端と、オリジナルデジタル信号用の入力を備え、
当該画像デジタル信号変換装置の前記主入力端に接続さ
れた第一ランク値フィルタ（first rank value filte
r）と、出力端と前記ランク値フィルタの出力に接続さ
れた入力端を有するラプラス演算子ユニット（Laplacia
n unit）と、可変ゲインを備え、前記ラプラス演算子ユ
ニットの出力端に接続されたゲインユニットと、前記ゲ
インユニットの出力端に接続された入力端と当該画像デ
ジタル信号変換装置の出力部を形成している出力端を有
した加算ユニットと、前記第一ランクフィルタの出力端
と前記加算ユニットの他の入力端との間に接続されたバ
イパスラインとから構成されている。
さらに、本発明の画像デジタル信号変換装置は、一枚
の画像の１デジタル信号に二つ以上の効果を施すための
装置を有している。前記装置はさらに条件付け信号（co
nditionig signal）を生成する条件付けユニットと画像
生成ユニットが設けられている。前記画像生成ユニット
には指定した装置からの出力と前記条件付けユニットか
らの出力が入力される。入力が行われると前記画像生成
ユニットは前記条件付けユニットからの条件付け信号に
基づき複数の装置からの出力を選択的に組み合わせて出
力画像を生成する。
本発明は、さらに前記装置に対応した方法を提供する
ものである。
図面の簡単な説明 本発明の理解を助け、実施方法をより明確にするため
例として添付図面を参照する。図中、 第１−８図は、本発明に係わるそれぞれ異なる装置を
概略的に図示している。
第９図は、第８図の条件付け処理を実行する装置を示
している。
第10図は、異なる複数の方法を実施することが可能な
装置の回路図である。
発明の好適実施例の説明 本発明の技術（techniques）をそれぞれ詳細に説明す
る前に、構成要素または処理を各々説明する。以下の説
明において画像はデジタル画像とする。アナログ画像の
場合、デジタル化処理を行はなくてはならない。また、
デジタル画像の場合、複数のピクセルあるいは独立点
（individual point）から構成されており、従来同様そ
れぞれ個別に処理できるものとする。
図形内の独立ピクセルを特定するための概念としてｘ
−ｙ座標系を使用しており、ｘは水平座標をｙは垂直座
標を示している。各ピクセルはＰ（x,y）で示され、ｘ
とｙは当該ピクセルの座表位置を表わす。Ｐはピクセル
の密度（intensity）を表している。当然のことなが
ら、カラー画像の場合各ピクセルにはさらに色合いと彩
度の変数が加わる。
画像には多くの基本変換処理（basic processes tran
sformations）を施すことができる。このため、加算、
減算、乗算、除算などの基本演算処理を二つの画像にピ
クセル単位で行うことができる。例えば、第一の画像の
ピクセルと第二の画像の対応ピクセルを加算あるいは減
算し、最終または出力画像の対応ピクセルを生成する。
すなわち、次式に示すように二つの画像を単純に足し合
わせることができる。全てのx,y座標において、 P3（x,y）＝P1（x,y）＋P2（x,y） 第２の技術は、ピクセル密度とＧで示した定ゲインと
を単純に掛け合わせるものであり以下の式で表せる。全
てのx,y座標において P2（x,y）＝GP1（x,y） ピクセルにゲインを加える従来からの方法としては、
ピクセル濃度が極めて低い画像、つまり全体的に暗く見
える画像を補償する方法である。密度対出現頻度（freq
uency of occurrence）のヒストグラムを描くと、画像
全体の印象が分かる。ピクセルが全てスケールの左手方
向の端に集中する場合、つまり全体的に低い密度を示し
ている場合は、密度または階調レベルの範囲が広がり全
体の領域をカバーするようピクセル全てに所定のゲイン
を加えることができる。同様に、明るすぎる画像ではピ
クセルが全て階調レベルまたは密度スケールの上端に集
中してしまう。この場合、全体の密度より低いゲインを
与えれば密度の値が減少することができる。
さらに、画像フィルタ処理も標準的な手法であり、本
発明においても他の標準的な手法と組み合わせて用いて
いる。
平均フィルタ処理（mean filter）、すなわちぼかし
（blur）では、ピクセルの各密度は当該ピクセルおよび
その隣接ピクセル（neighbours）の密度の演算平均値
（arithmetic mean value）またはその平均から求めた
密度に置換され、この処理を画像の各ピクセルにたいし
て繰り返し行う。平均処理されるピクセルの面積あるい
は数が大きくなるほど、ぼかし効果は大きくなる。特定
のピクセルを中心とするウィンドウ内のピクセル全てが
着目されるので、この平均処理を移動ウィンドウ平均値
（moving window average）と称する場合がある。
例えば、3x3のウィンドウぼかし（window blur）で
は、１平方あたりのピクセル値は９となり、当該ウィン
ドウの中心ピクセルの密度として用いられる。
画像の周辺部のピクセルは他のピクセルに完全に囲ま
れているわけではないため、許容が必要となる。
また、従来から極めて多くの種類の標準フィルタが用
いられている。現在では上述したフィルタや手法を用い
てノイズや歪の影響を受けた画像を向上させている。あ
るいは、ロボットや工業の分野においては、機械または
背景の中の対象の自動認識を補助する目的で画像処理を
適用している。
本発明においては、歪やノイズを除去しようとするの
ではなく意図的に制御して歪やノイズを混入させること
により、興味深く、視覚的に楽しいさまざまな効果が実
際に得られた。この方法により最終画像に所望の視覚効
果を施すことができる。この発明では４つのそれぞれ異
なるデジタルクラス、すなわち隣接演算（neighbourhoo
d operations）、点変換演算（point transformation o
perations）、幾何変換（geometrical transformatio
n）、色スペース変換（color space conversion）を利
用している。
隣接演算とは、ピクセル自身の値と初期設定隣接また
はウィンドウ内の近接ピクセル値に基づてデジタル画像
のピクセル値を補正することである。画像のピクセルそ
れぞれに隣接演算を行うことはそれぞれ異なる画像フィ
ルタ処理を行うことになることに気付く。さらに、ぼか
し効果を得るため単に演算平均を用いたとする。これは
二次元くりこみ（two−dimentional convolution）（有
限インパルス応答フィルタ（finite impulse response
filter）と称する場合がある）を特に例としたものであ
り、十分に配慮してピクセル値と当該ピクセルおよびそ
の隣接ピクセルの重み付け平均（weighted average）と
を置換するだけである。上記の例では、ウィンドウまた
は隣接ピクセル内の全てのピクセルに同じ値を使用し、
画像をぼかすローパスフィルタ処理を行った。しかしな
がら、ハイパスフィルタで画像をより鮮明にしたり、あ
るいはバンドパスフィルタにより画像のディテールを一
部強調または抑制するようピクセルに異なる重み付け
（weights）を行うことができる。
通常の映像解像度の画像は、500行x500列のピクセ
ル、すなわち250、000ピクセルから成り立っていること
を理解しておく必要がある。ピクセル各点の９点演算平
均（nine−point arithmetic means）を求め、１フレー
ム時間である1/30秒で演算するのは現在の汎用コンピュ
ータの能力を越えている。つまり、特殊用途の装置を用
いずにこのような演算をリアルタイムで行うのは不可能
である。
ラプラス演算子フィルタの例を以下の等式で表すと、
x,y座標全てにおいて、 P2（x,y）＝4P1（x,y）−P1（ｘ−1,y） −P1（ｘ＋1,y）−P1（x,y−１）−P1（x,y＋１） 隣接するピクセルが全て同一の値である場合、上記の
演算の結果、値ゼロの変換になることが分かる。しかし
ながら、隣接ピクセルの中心に像の周辺部（edge）もし
くは高密度の画像ディテールがある場合、ラプラス演算
によりこれらのピクセルに高ゲインを加え、ディテール
を強調する。全体として、ラプラス演算子フィルタは効
果的に画像を鮮明にし、あるいはディテールを強調す
る。
以下に述べる好適技術の詳細な説明において矩形図内
のＬという表示はラプラス演算子フィルタを示す。
一般的に用いられている隣接演算にランク値フィルタ
（rank value filter）がある。選択した隣接領域内の
ピクセル全てを密度値の小さいものから大きいものへと
並べたりあるいはランク付けを行う。その後、当該隣接
領域内の中心ピクセルは所定のランク値を有したピクセ
ル値と置換される。メジアンランクフィルタ（median r
ank filter）は、中央ピクセルを中間またはメジアンラ
ンクであるピクセル値に置換する。最大ランクフィルタ
（maximum）は前記中央ピクセルを隣接領域内の最大値
に置換し、これに応じて最小値フィルタ（minimum filt
er）が動作する。前記最大ランク、最小ランクフィルタ
は形態（morphological）と呼ばれる特別のサブクラス
に分類され、これらフィルタは強力な幾何学的特性（ge
ometrical properties）を備えている。最大ランクフィ
ルタは、ちょうど物のように拡大膨張するので伸縮膨張
フィルタ（dilation filter）と称することがあり、一
方最小ランクフィルタは物が縮むようなので浸食フィル
タ（erosion filter）と称する場合がある。多様な効果
を施すため本発明の方法ではこれらの効果も取り入れて
いる。
メジアンフィルタの興味深い特性として、フィルタ周
辺領域に広がっている画像よりも小さなディテールを画
像から取り除いたりあるいは滑らかにしたりする特性が
ある。この特性を利用して隣接画像領域内のディテール
を平滑にし、刷毛使いの痕が画像に効果的に残ることが
できることが分かった。隣接領域の面積と形状を選択を
することにより様々な大きさや形の絵筆の痕跡を模擬的
に作り出すことができる。
以下に詳述する好適技術または方法において、RVFと
いう表示は二次元ランク値フィルタ（two−dimentional
rank value filter）を示している。
隣接演算はさらにエッジ検出器に使用することが可能
である。エッジ検出器とは、画像濃度（image intensit
y）内に急峻な変化がある場合ハイの値を出力し、当該
領域内の濃度が一定の場合はローの値を出力する。この
エッジ検出器またはエッジマップの出力は画像の周辺情
報（edge content）をエンファシス（emphasizing）あ
るいはデエンファシス（de−emphasizing）する際に有
用である。現在までさまざまな技術が用いられてきた
が、これらの技術はエッジ検出器で作成したエッジマッ
プに基づいている。すなわち、フィルタ隣接領域の面積
と形状はエッジの大きさと方向で変化する。このためエ
ッジマップにより多様な効果を施すことが可能となり、
これらの効果を全て画像情報で決まる。
以下に述べる好適技術の説明では表示Ｅはエッジ大き
さ検出器を示す。
このように、面積や形状が異なる隣接領域を上述した
フィルタおよび検出器に用いることができることが分か
る。隣接領域が大きくなるほど、入力にたいする出力画
像の変化はより著しくなる。しかしながら他方では、隣
接領域が大きくなるほど、ピクセル単位で必要な演算量
も増大する。現在、数社からASICs（特定集積回路用ア
プリケーション）が販売されており、これらは最大8x8
ピクセル隣接領域におけるくりこみをリアルタイム処理
できる。
上述したコントラスト拡張（contrast stretch）は、
他のピクセル値とは無関係に行う点変換の例であり、一
つのピクセル値を別のピクセル値に対応付け（mappin
g）している。もう一つの点変換演算の例として閾値化
（thresholding）がある。つまり、設定密度閾値を越え
るピクセルは特定の値に対応づけられ、これ以下のピク
セルは他の値に対応付けされる。このような演算は、単
一の画像を二つの要素に分離する場合に効果的であり、
前景の対象物と背景とを分離する場合に用いられること
がある。処理を一般化し閾値を複数にすることが可能で
ある。
このように複数の閾値を用いて各色の所定の濃度範囲
に割当てることにより画像を疑似着色（pseudo−colour
ing）することが可能である。
以上のように点変換演算により画像の一部のディテー
ルの視認性が向上する。点変換はつまりピクセル値の単
純な再対応付け（re−mapping）に他ならないため、探
索テーブル（LUT）演算を行いながら実行する。リアル
タイムに動作するLUTプロセッサは数社から販売されて
いる。
画像変換のもう一つのタイプとしては画像内のピクセ
ル位置を再対応付けするタイプがある。例えば、画像を
所定の角度まで回転させる変換である。ピクセルの位置
を何らかの形で摂動させているため、摂動効果（pertur
bation effect）と言われている新規な幾何学的画像処
理（geometrical image manipulations）を本発明では
採用している。ピクセル各々にランダムノイズを印加す
るとノイズの振幅に応じたエアーブラシ、スプラッター
ペイント効果（splatter paint effect）が得られる。
また、描影法（shading theory）による輪郭を用いると
表面に反射、屈折のある画像を作り出すことができる。
実際に、この技術を用いるとあたかも三次元表面のよう
に画像密度に立体感が出る。
本発明で用いられている画像処理の最後のクラスにカ
ラー空間変換がある。カラー映像画像の多くは、蛍光体
の色が限られているため、RGB（赤、緑、青）の三原色
空間で構成されている。しかしながら、最も簡単なカラ
ー画像処理は、HSI（色合い、彩度、濃度）の色空間で
行われており、この色空間ではピクセルの色とピクセル
の濃度とを切り離すことができる。このように、コント
ラスト拡張処理は、色バランスに影響を与えずに密度成
分にたいしてのみ行うことができる。このため、本発明
では演算処理においてRGBからHSIへ、あるいはHSIからR
GBへの変換がよく用いられている。さらに、映像領域で
処理された画像のハードコピーが必要になる場合があ
る。このため、RGB映像画像をCMYK（シアン、マゼン
タ、イエロー、基調）の色空間、すなわち印刷業界で用
いられているインクに対応した色空間に変換する必要が
ある。高品質の印刷が要求される場合、変換には極めて
長い時間がかかる。
このようなカラー空間変換はソフトウエアあるいはリ
アルタイムのハードウェアのいづれの形態ででも行うこ
とができる。現在、本願発明を実施するための画像処理
ASICsを内蔵したまま回路カードを組み立てることがで
きるハードウェアが販売されているということである。
産業用標準コンピュータバスの多くがこのカードを制御
できると思われる。
本発明に係る技術あるいは方法に関する例を示した第
１−９図を参照する。
以下の実施例の全てでは、特定のカーネル（kernel）
サイズ等、すなわち512x512のピクセルサイズを有した
画像について言及している。
第１図は、画像に刷毛使いの質感を加える装置を示し
ており、参照符号１で示されている。装置１には画像用
入力部２が設けられており、ランク値フィルタ４の入力
部になっている。
前記ランク値フィルタ４は、順にラプラス演算子フィ
ルタ６と可変ゲインユニット８に接続されている。前記
ゲインユニット８には加算ユニット10と出力部12に接続
された出力部を備えている。加算ユニット10にはランク
値フィルタ４から14で示したバイパスラインを経て直接
接続された入力がもう一つ設けられている。
一般に、カーネルまたはウィンドウの大きさと形はラ
ンク値フィルタ４に合わせて選択されており、この時の
大きさなどで刷毛使いの大きさ、形状が決まる。特定の
方向に刷毛使い効果を加えたい場合は細長いウィンドウ
を使用することができる。ゲインユニット８で設定した
ゲインＧで刷毛使いの線の太さが決まる。Ｇがゼロの場
合、刷毛使い効果は抑えられてしまう。ゲインＧが増加
するにつれ、線の隆起が顕著となる。
例えば、ランク値フィルタ４での正方形カーネルの一
辺は１−15のピクセル範囲（メジアンランク値を用い
て）で変化するものとする。この時、ゲインユニット８
は０−３の範囲のゲインを出力する。ゲインゼロでは刷
毛使い効果は抑えられ、ゲイン３では線が太い刷毛使い
効果が得られる。カーネルのサイズが刷毛使い効果の大
きさを決め、実際に反映される。カーネルサイズが７ピ
クセルで、ゲインが1.5の変数の場合が特に好ましい。
ランク値フィルタ４には、必要な刷毛使いのタイプと
刷毛使いが必要な方向に応じて正方形、矩形、対角線、
×と○など色々な形状のカーネルを使用できる。
ランク値フィルタ４は、フィルタのカーネルよりも小
さなディテールを画像から取り除き、あるいは滑らかに
してしまうため、カーネルのサイズで刷毛使い効果のサ
イズが決まってしまう。このように局部的に平滑化を行
うとディテールを取り除いた画像領域にランク値フィル
タカーネルの大きさと形状の痕跡が残ってしまう場合が
ある。カーネルの大きさと形状を必要な刷毛使い効果の
形と大きさになるよう選択した場合、ランク値フィルタ
の出力画像が刷毛使い効果を打ち消してしまったように
見える。ラプラス演算子フィルタは画像のディテールを
強調する場合に用いられることがある。ここでは、使用
したゲインにもよるが、施された刷毛使い効果の境界部
分を強調するためラプラス演算子を用いており、ゲイン
が増加するにつれ刷毛使い効果が抑制されたレベルから
鮮明なレベルへと変化する。
第２図には、参照番号20で示された装置が図示されて
おり、当該装置には加算ユニット26に接続された入力部
22と出力部24が備えられている。前記入力部22にはさら
にエッジ大きさ検出器ユニット（edge magnitude detec
tor）28と可変ゲインユニット30が接続されており、前
記可変ゲインユニットからの出力は加算ユニット26のも
う一つの入力部に接続されている。
前記ゲインユニット30を調節してゲインに正または負
の符号を付けることができる。また、前記ユニット28と
30は検出したエッジを出力画像に印加する。ゲインユニ
ット30が正の符号を付けた場合、エッジは白色の輪郭で
表され、負の符号の場合、黒色の輪郭となる。ユニット
30が設定したゲインが輪郭の濃度を決める。
この第二実施例の装置には形態的エッジ検出器（J.Se
rra著「数学的形態画像解析（Image Analysis Mathemat
ical Morphology）」アカデミック出版社、New York,1
983に開示されている）であるエッジ大きさ検出ユニッ
ト28が設けられているものとする。このエッジ検出器の
正方形カーネルの一辺は１−５、このましくは３ピクセ
ルとする。ゲインユニット30のゲインは１−５までであ
るが、好ましくは3.5とする。カーネルとエッジ検出器
の大きさはピクセルのエッジ厚さ（edge thickness）に
直接比例する。
エッジ大きさ検出器28と同等に使用できるエッジ検出
器としては、Sobelエッジ検出器、コンパス傾きエッジ
検出器（Compass Gradient Edge Detector）、ラプラス
演算子エッジ検出器（Laplacian Edge Detector）、ロ
バーツエッジ検出器（Roberts Edge Detector）、キル
シュオペレーター（Kirsch Operator）、ガウス差分エ
ッジ検出器（the Difference of Gaussians Edge Detec
tor）などがある。また、この他多くの種類の画像エッ
ジ増幅フィルタ（imageedge enhancement filters）を
使用することができる。
エッジ大きさ検出器ユニット28は画像を生成してお
り、この画像の各ピクセルは当該ピクセル近傍の密度変
化量に比例している。このように、エッジ検出画像では
密度が急峻に変化している部分は出力はハイとなり、密
度変化が少ない部分の出力はローとなる。この方法によ
り、最初に可変ゲイン係数で乗算したエッジをオリジナ
ルの入力画像に加算、または入力画像から減算すると画
像の周辺情報が強調される。ゲインで乗算したエッジを
加算すると高エッジ情報を有した入力画像の領域は白く
なる場合があり、一方、ゲインで乗算したエッジを減算
すると同じ領域が黒くみえる。このように、本発明の技
術によれば高エッジ情報を有した入力画像の領域の輪郭
を白もしくは黒色で描く効果が得られる。
第３図は参照符号32で示された装置を図示しており、
Pi（x,y）とPo（x,y）で示した入力画像のそれぞれに対
し入力部34、出力部36を備えている。処理はボックス38
の内部に記されており、次の等式から求められる。ｘと
ｙの全ての座標において Po（x,y）＝Pi（ｘ＋Gn1（x,y）,y＋Gn2（x,y）） ここで、n1（x,y）とn2（x,y）は入力画像ピクセルのそ
れぞれについて生成された乱数（random numbers）であ
り、Ｇはゲイン定値である。x,y座標で求められたピク
セルそれぞれに対しふたつの乱数n1（x,y）とn2（x,y）
を生成するのが効果的である。これらの乱数のそれぞれ
にゲイン係数Ｇを掛け、各座標値ｘまたはｙに加算す
る。ｘとｙのそれぞれの出力は入力座標と同じであり、
さらに設定ゲイン値で乗算した乱数も同じである。
この結果、画像一面にピクセルが拡散する。元の位置
からのピクセルの移動量はゲイン設定値次第である。こ
のためきめの粗さを可変できるエアーブラシ効果が得ら
れる。きめの粗さはゲイン設定値で決まる。
乱数発生器は、０から１までの範囲の均等な確率密度
関数（uniform probability density function）で乱数
を生成するのが望ましい。この乱数はピクセルのスプラ
ッタ移動量（dislocation）が大きすぎないようゲイン
２と組み合わせられる。ゲイン20の場合は移動量が非常
に大きくなりピクセルのスプラッタリング効果が不明瞭
となってしまい、ゲインが20以上の場合識別不可能な画
像になってしまう。
乱数発生器で作成した他の確率密度関数を用いても同
様に成功する。移動したピクセルの質感（texture）は
密度関数の変化に応じて変化する。ゼロ平均と均一性分
散（unity variance）を有した通常の確率密度を使用す
ることも可能であり、ゲイン係数が同じ場合ピクセル移
動量における粗さは幾分減少する。対数正規指数関数
（Log−normal exponentlal）、ポアゾンや他の確率密
度関数を用いてもすばらしい効果が得られる。
第４図にはクロム表面効果を施す装置が示されてい
る。この装置は、参照符号40で示されている。また、こ
の装置は、これから処理を行う画像Pi用の入力部42と出
力画像に反映される画像PR（以下、反射像と称す）用第
二入力部44を備えた単一ユニットとして示されている。
46は出力を示している。装置40内で発生する処理を表わ
す等式は次のとおりである。全てのx,y座標において、P
o（x,y）＝PR（XT,YT） ここで、 ここで、a,bは表面の滑らかさを設定する定数であり、x
aとyaは各々ｘとｙ方向のデジタル化された入力画像の
最大範囲を示している。
実際、この処理では画像PRが入力画像Piに反射されて
おり、入力画像は反映もしくは反射面とし取り扱われて
いる。また、前記入力画像Piの各ピクセル濃度は、三次
元効果を出すため任意の平面上の高さとして処理されて
おり、二次元をｘとｙ座標で、三次元はピクセル濃度で
表している。
以上のように、この方法は入力画像Piを三次元面に変
換することから始まる。ここで、この三次元面が反射を
行い、またこの反射面に画像PRが反射されると仮定す
る。複合反射面の形状を「見る」ことができるよう反射
面内に反射される像が何か必要である。このため像PRが
用いられている。適当な像を画像PRに使用することがで
き、所望の外観が得られるよう選択可能である。
入力画像Piが単純な平面、すなわち一般にある平坦な
鏡の場合、像が完全に反射されPRとなる。入力画像Piが
例えば人間の頭のような複雑な形状をしている場合反射
面は極めて複雑なものとなり、像が極度に歪んだ反射像
PRとなる。このため、判別不可能な場合も生じる。たと
え反射像PRが完全に歪んでしまい判別不可能であって
も、この出力画像は疑似反射像あるいはクロム加工され
ているが入力画像Piの形または外観を備えている。
上述した等式は簡単な方法で効果的にこの処理をシミ
レートしている。以下にｘ座標について詳述するが、ｙ
座標も全く同様の方法で計算を行うものである。
ｘ座標において、条件Pi（x,y）からPi（ｘ−a,y）＝
０を引いた場合、少なくとも局部的ではあるが平坦な反
射像ができる。このため、反射される像PR上の任意の一
点は平坦面から全く同じ点へと反射される。このため、
XtはＸと同じにすぎない。しかしながら、このような条
件が満たされない場合、すなわち、表面が部分的にも平
坦でない場合、画像Piの局部面は反射像PR上の別の場所
を指し示すことになる。逆正接関数は画像Piの局部傾斜
面（locally inclined surface）が示す反射像PR上の点
に関する演算にすぎない。
この演算は光学的には単純なものであり、複雑な湾曲
面から生じる様々な効果を考慮する必要はない。にもか
かわらず、全体的にはオリジナルの入力画像Piを表すク
ロム処理シミュレートが大変効果的に行われ、本当の三
次元効果を生み出していることが分かった。このため、
入力画像Piは反射加工あるいはクロム加工を施している
ように見える。
異なる多くの定数を用いることができるが、平滑定数
（smmothing constants）ａとｂが有効な範囲は１−15
であることが分かった。定数値が１の場合、Piの表面起
伏が最も鮮明になる反射面が作り出され、値が15の場
合、Piの局部的な変化はそれほど鮮明ではない。
反射像PRとして用いられる例として、式PR（X,Y）＝
ｙ（x,y全ての座標に関し）で表される湾曲像を用いる
ことが可能である。この像は、ｙ＝０から最大値ｙまで
増加する湾曲像である。この像はあらゆる方向に傾ける
ことができる。反射像PRの濃度は湾曲像の形状として変
化する。
このような湾曲像を反射像PRに用いると入力画像Piの
３−Ｄバスレリーフ効果（３−D bas relief effect）
が得られる。これはPRが均一に変化する湾曲像であると
した場合、その表面が暗い状態から明るい状態へと変化
するためである。このため均一に変化する光源に立体感
が生まれ、この光が入力画像Piの反射面に反射されてい
く。この結果、立体レリーフ像であるかのように画像の
立体表面を照らすことになる。つまり、見ている者には
光による陰影が見えることになる。
第５図には参照符号50で示す第５実施例の装置が図示
されている。装置50には、ふたつに分岐する入力画像用
の入力部52と、結合ユニット58に直接接続された第一の
分岐線と、コントラスト拡張ユニット56に接続された第
二の分岐線を備えている。また、前記コントラスト拡張
ユニット56の出力は結合ユニット58の入力部にも接続さ
れている。結合ユニット58には出力部59が設けられてい
る。
前記コントラスト拡張ユニット56は、次の式から求め
られるコントラスト拡張演算を実行する。全てのx,y座
標において ここで、MAX−VALは入力画像内の最大許容ピクセル（ma
ximum allowable pixel）であり、INTENSITY1,INTENSIT
Y2はINTENSITY1,INTENSITY2の濃度の選択画像グレーレ
ベル（selected image gray levels）である。
上記の等式から求めた関数は、入力信号P1（x,y）の
値に応じて三つの独立した演算で出力P2（x,y）を定め
る。P1がINTENSITY2よりも小さい場合、出力P2はゼロと
なる。P1がINTENSITY2とINTENSITY1の間にある場合、P2
は上記の等式から求められる。この等式ではP1がINTENS
ITY2からINTENSITY1まで増加するに従いゼロから最大値
まで直線スロープが形成される。また、P1がINTENSITY1
よりも大きい場合、出力も最大となる。
この結果、グレーレベルの中間域が拡張（stretch）
され、それぞれゼロまたは最大値に設定することにより
入力信号の上方と下方のグレーレベルが取り除かれる。
グレーレベルあるいは密度に対するピクセル密度の分布
をヒストグラムで表すと、ヒストグラムの中間部分はス
ケール全体をカバーするように拡張されており、一方オ
リジナルのヒストグラムの周辺部は端へと移動している
のに気づくであろう。
結合ユニット58が実行する結合機能は次に示すいづれ
かの式で求められる。
全てのx,y座標において、 P3（x,y）＝P1（x,y）＋P2（x,y） または、全てのx,y座標において、 P3（x,y）＝｛P1（x,y）＋P2（x,y）｝/2 第一番目の式は、単純な加算であり、全体の濃度が増
加する。第二番目の式は、平均効果を示している。
全体として、この技術は画像にハイライトを加える効
果がある。INTENSITY1およびINTENSITY2で選択した値は
ハイライトの輝度とその範囲を定める。
第５図からもう一つ考えられるのは、二つの分岐線に
二つの可変ゲインユニットと加算ユニットを58に設ける
場合がある。二つのユニットのゲインが互いに等しく、
任意の定数である場合、二つの分岐線からの出力は任意
定数と乗算されるとともに互いに加算されることにな
る。二つのゲインが等しい値で、1.5に設定されている
場合は、二つの分岐線の平均が求められる。このよう
に、ゲインユニットを二つ設けることによりさらに一般
的なオリジナル画像の組み合わせが可能になり、コント
ラストが拡張された画像ができる。
第５図の実施例における好適演算パラメーターでは、
露出が十分な映像解像度画像の場合、INTENSITY1とINTE
NSITY2には各々入力画像の百分位数グレースケールで第
60番目、出力画像の百分位数グレースケールで第95番目
が選択される。この百分位数選択（percentile selecti
on）を行うことにより変わり易い照明条件が固定され
る。この結果、第60番目から第95番目までのピクセル密
度が平均され、あるいは入力画像に加算される。これら
二つの百分位数間の密度範囲が入力画像のハイライトと
考えられる。
前記ハイライトを入力画像で平均化した場合、オリジ
ナル入力画像内で本来位置していた場所の画像にハイラ
イトが加えられる。しかしながら、ハイライトがない画
像領域では、ハイライトを加えても何等効果がない。平
均化技法を用いた場合、ハイライトがある領域はそのま
まハイライトが加えられるが、若干その程度は少なくな
る。これに対し、ハイライトがない領域では濃度が減少
する。つまり、ハイライトをより一層際ただせる効果が
ある。画像内のハイライトを平均化すると出力画像はあ
たかもチョークでハイライトを描き加えたようになる。
第６図には入力画像を線画に変換する装置が図示され
ている。参照符号60で示されているこの装置は第一およ
び第二平均フィルタ62と64に接続された入力部62を備え
ている。平均フィルタの出力は加算ユニット66の正と負
入力部に各々接続されており、前記加算ユニットは装置
の出力部を形成する出力68を有している。ここで、第一
の平均フィルタ63にはカーネルmxnが、また第二平均フ
ィルタにはカーネルuxvがある。第一平均フィルタ63の
カーネルは第二平均フィルタ64のカーネルよりも大き
い、すなわちｍはｕより大きく、またｎはｖよりも大き
い。
この時、出力68は次の等式から求められる。全てのx,
y座標において、 以上の構成から、まず第一カーネル内のピクセル全て
の平均を求め、次に第二の小さなカーネルから求めた平
均信号を減算し出力信号を得る。
平均フィルタ63、64はそれぞれローパス動作を行う。
各平均フィルタのカットオフ周波数はカーネルの大きさ
で定まり、このため小さなカーネルを有したフィルタの
カットオフ周波数は高くなる。あるフィルタの出力から
別のフィルタの出力を引くことによりバンドパスフィル
タが構成される。一般に、エッジ情報は画像の高周波領
域、すなわち急峻に遷移する領域（sharp transition
s）を占めている。しかしながら、画像ノイズも高周波
領域に存在する。バンドパスフィルタを用いた場合、線
画形成用の画像エッジを抽出するため高周波成分の一部
を通過させるが、同時にノイズを含んだ最も高い周波数
成分を減衰させることによりノイズが多く汚い線画画像
を補償している。
なお、二つのカーネルの相対的な大きさのため、実際
には低いカットオフ周波数を有した平均フィルタすなわ
ちフィルタ63からの出力から高いカットオフ周波数を有
した平均フィルタすなわちフィルタ64からの出力を引い
ているのである。つまり、負のバンドパス動作を行って
いる。
この結果、通常高周波成分に関連する画像の細かな特
徴、例えば人の歯、瞳の中の虹彩などの輪郭が形成され
る。従来のバンドパスフィルタではこのような細部の特
徴は潰れてしまう。ここで、負のバンドパスフィルタが
負の濃度値を示す出力を行った場合、この出力は０とし
て処理される点に注意する必要がある。
二つのカーネルの有効サイズは、パラメータu,vの場
合１−13、パラメータm,nの場合３−15の範囲であるこ
とが分かった。特に、u,vの場合はともに７、m,nの場合
はともに11が最も好ましい値である。
第７図には画像を補正する装置が図示されており、水
彩画スタイルに着色される。特に、少量のインクを軽く
塗り付けたように見え、あるいはシュミレートした、小
さな丸い滲み（Paint dabs）を画像に加えている。第７
図の装置70には第一ランク値フィルタ74の入力に接続さ
れた入力部72が設けられており、前記フィルタはさらに
第二ランク値フィルタ76に接続された出力部を有してい
る。
第一図の第一実施例の構成同様、第二ランク値フィル
タ76の出力はラプラス演算子ユニット78、ゲインユニッ
ト80を経て加算ユニット82に接続されている。また、フ
ィルタ76の出力から加算ユニット82に直接接続されたバ
イパスライン84も設けられている。加算ユニット82では
二つの入力を加算し、出力86を作り出している。
二つのランク値フィルタ74と76はサイズ、形が同じカ
ーネルを有しているがそれぞれのランク値には以下の方
法に従い異なる値を選択している。
カーネルにたいするランク値１の時カーネルのピクセ
ル値は最小であり、ランク値Ｎの時カーネルのピクセル
値は最大である。ｐの値は１≦ｐ≦Ｎとなる値である。
次に、フィルタ74、76のランク値を以下のように選択
する。
RVFフィルタ74:p RVFフィルタ76:（Ｎ＋１）−ｐ このように、実際にはｐの値は任意であり、二つのラ
ンク値フィルタからのランク値の合計はカーネルの最大
および最小ランク値の合計に等しい。ｐが１からＮまで
の間の中間値の場合、各フィルタのランクはほぼ同じと
なる。したがって、画像の暗い領域にたいし明るい領域
が移動することはない。しかしながら、ｐが１の方向に
減少した場合、第一ランク値フィルタのランクｐは低い
値となり、これに対し第二ランク値フィルタ76のランク
値は比較的高くなる。つまり、画像の暗い領域が明るい
領域中に拡大している効果がある。同様に、ｐがＮ方向
に増加するにつれ画像の明るい領域が暗い領域中に拡大
していく。
これら二つのランク値フィルタを組み合わせることに
より丸い滲みの領域が作り出される。ユニット78−84
は、インクを少量暗いタッチで塗った効果（paint dab
s）（以下、ペイントダブ効果と称す）を強調してい
る。ゲインが例えばゼロに近いような低い値の場合滲み
効果が抑制され（muted blob）、ゲインが高いくなると
滲みはより鮮明なものとなる。構成部品78−84は第一図
に示された構成に対応している点に注意しなくてはなら
ない。
ｐ＝１の場合、前記第一ランク値フィルタ74は局部最
小フィルタもしくは形態的浸食オペレータ（morphologi
cal erosion operator）であり、画像の明るい領域を収
縮させ、暗い領域を拡大させる。これにたいし、第二ラ
ンク値フィルタ76は局部最大フィルタもしくは膨張オペ
レータ（dilation operator）であり、画像の明るい領
域を拡大させ、暗い領域を収縮させる。これら二つのフ
ィルタを組み合わせて浸食および膨張オペレータを動作
させることにより形態的オープニング処理（morphologi
cal opening）が実行される。このオープニング処理に
は、膨張効果が最初の浸食効果（initial erosion）を
全く打ち消すわけではないためカーネル領域より小さな
画像の局部的なピークが滑らかになり、画像の暗い領域
が明るい領域に徐々に拡散してくるという固有な効果が
ある。このように局部的なピークを平滑化し、暗領域を
膨張させると暗いタッチの水彩画風の画像に丸い滲み領
域ができる。
同様に、ｐ＝Ｎの場合、二つのランク値フィルタの役
割が逆転してしまう。すなわち、第一ランク値フィルタ
74は最大フィルタとなり、第二ランク値フィルタ76は局
部最小フィルタとなる。これらのフィルタを直列で動作
させると形態照クロージング処理（morphological clos
ing）が実行される。このクロージング処理には、画像
の局部的谷間（local valleys）つまりカーネル領域よ
りも小さな暗領域を埋めてしまい、画像の明領域が暗領
域中に徐々に広がるという固有な効果がある。ここで、
浸食効果は最初の膨張効果（initial dilation）を完全
に打ち消してしまうのではない。したがって、谷間を埋
め、明領域を膨張させると滲みのある水彩画タッチの領
域ができる。
ｐが１からＮまでの中間点に調整されている場合、暗
領域が明領域にあるいはその逆に明領域が暗領域中に拡
散する量は少なくなる。また、完全浸食および膨張は行
われないためｐが中間点に近づくにつれ滲み領域生成効
果は減少してしまう。これらランク値フィルタはメジア
ンフィルタとなり濃度境界域を維持しているため、ｐが
１からＮまでの中間点に位置する場合、水彩画効果は不
明瞭になる。
ラプラス演算子フィルタ78とゲインユニット80は、ペ
イントダブ処理境界域を強調する。ゲインが高くなるほ
ど、境界域が強調される。
この技法での好ましいパラメータとしては、 ｐ＝20 Ｎ＝25 Ｇ＝1.0 である。
しかしながら、このパラメータの有効範囲は、 １≦ｐ≦N/5 または、 （Ｎ−N/5）≦ｐ≦Ｎ Ｎは９から121までの範囲、 Ｇは１から３までの範囲である。
第８図では異なる効果を組み合わせる方法および装置
を示している。ここで、装置70は、74、76で示した第一
および第二処理と条件付けユニット78とに接続された入
力部72を備えている。これら三つのユニット74、76、78
の出力は出力82を生成する画像合成ユニット80に接続さ
れている。
処理74、76は、例えばこれ以前の番号において説明し
た本願発明に係わる処理のいづれかとなる。本発明の装
置はこれらの処理を様々な方法で組み合わせている。条
件付けユニット78は、必要ならば切り換え動作を行い処
理74、76で生成された二つの補正画像を結合する。
条件付けユニット78は出力82に次のような関数を出力
する。
Ｄ（x,y）＝｛Ｃ（x,y）Ａ（x,y）＋（MAX VAL −Ｃ（x,y））Ｂ（x,y）｝/MAX VAL ここで、MAX VALは最大許容ピクセル濃度値である。
この関数により対象のピクセルに関する条件付け信号
Ｃで二つの処理A,Bに与えられる各々の重み付けが定ま
る。
条件付けを行わず、エッジ大きさ検出、コントラスト
拡張を実行するのが条件付けユニット78の効果的な条件
付け機能と考えられる。これ以外の条件付け方法も可能
である。こうして、色および／または濃度または他の要
因に関し画像の様々な異なる領域を検出できる。これら
の領域は各々異なる処理を施される。さらに、二つの処
理74、76のみ図示されているが、この基本構成の処理段
数は制限されるものではないことが分かる。
また、明るさに応じて複数の画像を組み合わせること
ができる、すなわちある処理技術を用いた明るい領域と
別の処理技術を用いた暗い領域とを組み合わせるのであ
る。この場合、入力画像自体が切り換え機能を果たすこ
とになる。しかしながら、入力画像を何らかの方法で条
件付け、切り換え機能の反応を変化させたいという要望
があるかもしれない。例えば、エッジ大きさ検出器を用
いて画像Ｃを作り出す。この場合、出力画像およびエッ
ジ密度が高い領域では画像Ａが一面を占め、エッジ密度
が低い領域では画像Ｂが一面を占める効果がある。ある
いは、切り換え機能を修正するためにコントラスト拡張
のようになんらかの方法で入力画像の密度輪郭（intens
ity profile）を修正する場合もある。
第９図は使用した条件付け処理の一例を図示してい
る。ここで、条件付けユニット98はランク値フィルタ10
6と平均フィルタ108に接続された入力部104を有してい
る。これら二つのフィルタ106、108の出力は、フィルタ
106と108からのそれぞれ正入力と負入力を備えた結合ユ
ニット110に接続されている。結合ユニット110の出力
は、順に閾値ユニット112と出力部114に接続されてい
る。
ランク値フィルタ106は、ランク値25すなわちメジア
ン値を有している。前記閾値ユニット112は、閾値処理
を行い、閾値以上の濃度のピクセルは全てMAX VALに対
応づけられる。ｔ以下のピクセルはゼロに対応付けされ
る。ここで、ｔは１に等しい。
この条件付け処理では、局部メジアン値が局部平均値
に等しいかあるいはこれ以上の場合114の出力はMAX VA
Lに等しくなる。他方、メジアン値が平均値以下の場合
出力114はゼロになる。
第８図に関し、出力Ｄ（x,y）の等式を用いると、局
部メジアン値が局部平均値に等しいかそれ以上の場合は
出力は処理１になる。これにたいし、メジアン値が平均
値以下の場合、処理２が出力される。
この切り換え動作は強調印刷効果（strong painted e
ffect）を生じる。
フィルタ106、108のカーネルサイズは7x7が好まし
い。
第10図を参照する。第10図は、リアルタイムデジタル
映像効果処理に関するブロックダイアグラムであり、参
照符号120で示されている。120の処理ではアナログ−デ
ジタル変換器122を用いており、映像信号が入力されて
いる。この処理からRGBおよびHSI色空間に関する123、1
24の二つの信号が出力される。
スィッチ126により、この出力123、124の双方もしく
は一方を二つの分岐線128と130に接続することができ
る。
第１の分岐線128にはくりこみフィルタ134に接続され
たランク値フィルタ132が設けられており、さらに探索
テーブル136に接続されている。
第二の分岐線130では、エッジ検出ユニット138、もう
一つの探索テーブル140、演算論理ユニット142が設けら
れている。
144で示しているように、132−142の複数の部品が共
通のハウジング内に設けられ、またターミナル146で示
しているように一つまたは複数のデジタルクロスポイン
トスイッチに接続されている。このデジタルクロスポイ
ントスイッチにより部品132−142をさまざまなパターン
に接続することが可能である。同じく、ターミナルには
入力スイッチ126と出力スイッチ148が設けられており、
デジタルクロスポイントスイッチで部品接続をすること
ができるようになっている。
第10図において、矢印150はデジタルクロスポイント
スイッチまたはスイッチを概略的に示しており、効果的
に接続を行っている。
このように、入力信号は第一分岐線を通過し、探索テ
ーブル136によるコントラスト拡張処理の前にランク値
フィルタ132では刷毛使い効果が施され、くりこみフィ
ルタ134では輪郭補正（sharpening）が行われる。同時
に、もう一つの分岐線では、エッジフィルタ138がエッ
ジおよびエッジの大きさを検出し、探索テーブル140で
正規化される。
演算論理ユニット142は、正規化されたエッジがを画
像から減算されるよう第一分岐線から二つの探索テーブ
ル136、140の出力を引く。この結果作成された画像のエ
ッジには暗い輪郭を有したハイライトがつけられてい
る。
出力148は、スイッチ152によりデジタル−アナログ変
換器154のRGB,HSI入力に接続され、最終出力156へと接
続される。
フロントページの続き (72)発明者 ブロンスキル，ジョン エフ カナダ国 オンタリオ州 エム１ジー １ジー３ スカボロー バーラン ドラ イヴ 43 (56)参考文献 特開 平２−96880（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−181170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−21671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−157162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−173269（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 5/00 - 5/50 H04N 1/387 H04N 5/262

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像デジタル信号を変換し刷毛使い効果を
    施す装置は、主入力部と；オリジナルデジタル信号用入
    力部を有し、前記装置の主入力部に接続された第一ラン
    ク値フィルタと；前記ランク値フィルタ出力部に接続さ
    れた入力部と、出力部とを有するラプラス演算子ユニッ
    トと；ゲインを可変することができ、前記ラプラス演算
    子ユニットの出力部に接続されたゲインユニットと；前
    記ゲインユニットの出力部に接続された第一の入力部と
    前記装置の出力部を形成している出力部を有する加算ユ
    ニットと；前記第一ランク値フィルタと前記加算ユニッ
    トの第二入力部との間を接続しているバイパスラインと
    から構成されていることを特徴とする。
  2. 【請求項２】画像デジタル信号のエッジ情報を強調する
    装置は、前記デジタル映像信号用主入力部と；前記主入
    力部に接続されたエッジ大きさ検出器ユニットと；前記
    エッジ大きさ検出器ユニットの出力部に接続された入力
    部と出力部とを有するゲインユニットと；前記ゲインユ
    ニットの出力部に接続された入力部と、前記主入力部に
    接続された入力部と、変換されたデジタル信号用出力部
    とを有する加算ユニットとから構成されており、前記エ
    ッジ大きさ検出器ユニットが検出した画像エッジ量を調
    整し、前記オリジナル画像と合成するよう前記ゲインユ
    ニットを調整することができることを特徴とする。
  3. 【請求項３】画像デジタル信号にエアブラシ効果を加え
    る装置は、当該ピクセルの第一、第二座標に対応した第
    一と第二の乱数をピクセル毎に生成する手段と；それぞ
    れ前記二つの対応乱数を前記二つの座標に加算し、出力
    座標をピクセル毎に生成する加算手段とから構成されて
    おり、生成された乱数に応じて前記オリジナル画像のピ
    クセルが出力画像内にランダムに分散されることを特徴
    とする。
  4. 【請求項４】定ゲインを生成し、ユーザーが変更できる
    手段と、前記乱数と前記定ゲイン手段から得たゲイン値
    とをピクセル単位で乗算する手段とをさらに備えてお
    り、前記ゲイン値を調整することにより前記ピクセルの
    分散レベルを調整することが可能なことを特徴とする請
    求の範囲第３項に記載の装置。
  5. 【請求項５】複数のピクセルからなる画像の入力デジタ
    ル信号を変換し、クロム加工を施した反射面のように見
    せる効果を施す装置において、入力画像のオリジナルデ
    ジタル信号用入力部と；前記入力画像内に反射される像
    の反射デジタル信号用入力部と；前記表面の平滑さを表
    すピクセルの二つの座標用平滑定数を生成する手段と；
    前記二つの座標方向における前記ピクセルの画像領域を
    表す画像領域定数を生成する手段と；前記入力画像の各
    ピクセルの密度である第一密度が、各座標上に隔たって
    位置する前記入力画像の他のピクセルの第二密度と同じ
    であるか否かを各座標平滑定数を用いてピクセルの座標
    毎に判別する手段と；前記判別手段が前記第一密度と第
    二密度が同じであると判断した場合は前記座標をそれぞ
    れ前記入力画像の座標に等しくなるようピクセルの座標
    毎に設定し、またこれ以外の場合、πで除算し、各座標
    平滑定数の逆正接で乗算し、前記第一密度から第二密度
    を引いた差分で除算して求めた座標画像領域定数に等し
    く設定する設定手段と；前記設定手段が設定した座標で
    定まる前記反射デジタル信号に対応ピクセルの密度を取
    り込むことにより変換出力画像の密度をピクセル毎に判
    断する手段とから構成されることを特徴とする。
  6. 【請求項６】画像のデジタル信号にハイライトを加える
    装置は、第一密度と第二密度をユーザーが調整すること
    が可能であり、前記第一密度は第二密度よりも大きく、
    前記入力密度が前記第二密度以下の場合は各ピクセルの
    密度をゼロに設定し、前記入力密度が前記第一密度以上
    の場合は前記入力画像内の密度の最大値に等しく設定
    し、その他場合はオリジナル入力画像内の密度の最大値
    に当該ピクセルの入力密度と前記第二密度との差分を掛
    け合わせ、また前記第一密度と第二密度との差分で除算
    して判断するコントラスト拡張ユニットに接続された主
    入力部と；前記主入力部に接続された第一入力部と前記
    コントラスト拡張ユニットの出力部に接続された第二の
    入力部とを有する結合ユニットとから構成されており、
    前記コントラストを拡張された画像はオリジナル画像と
    結合され、前記結合ユニットの出力部に出力されること
    を特徴とする。
  7. 【請求項７】前記結合ユニットは前記二つのユニットか
    らの入力を加算した後、得られた値を２で割り、前記二
    つの入力信号から平均密度をピクセル毎に求め前記出力
    として出力することを特徴とする請求の範囲第６項に記
    載の装置。
  8. 【請求項８】画像デジタル信号を変換し、線画に似せる
    効果を加える装置は、主入力部と；前記主入力部に接続
    され、出力部を有し、また第一カーネルを定義する第一
    平均フィルタ手段と；前記主入力部に接続された入力部
    と、出力部とを有し、第二のカーネルを定義し、両座標
    方向において前記第二カーネルの大きさは第一カーネル
    より小さい第二平均フィルタ手段と；前記第一平均フィ
    ルタで定めた平均値と前記平均フィルタで定めた平均値
    との差分をピクセル毎に生成し、前記装置の出力部を形
    成している出力部を備えた加算ユニットとから構成され
    ていることを特徴とする。
  9. 【請求項９】前記加算ユニットは前記第一フィルタの出
    力から第二フィルタの出力を引くことを特徴とする請求
    の範囲第８項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記装置の主入力部に接続された入力部
    と前記第一ランク値フィルタの入力部に接続された出力
    部とが設けられており、前記ランク値フィルタは同じサ
    イズと形のカーネルを有しており、前記第一ランク値フ
    ィルタのランクは前記カーネル内のピクセルの最大値か
    ら最小値までの範囲となるよう選択されており、前記第
    二ランク値フィルタユニットのランクは、前記第一ラン
    ク値フィルタのランクを引いた前記カーネル内の最小と
    最大ピクセル値を合計した値に等しくなるよう設定され
    ている第二のランク値フィルタをさらに備えており、前
    記第一ランク値フィルタのランクと前記第二ランク値フ
    ィルタのランクを調整することにより前記画像内の明る
    い領域と暗い領域の相対的なサイズを変更することがで
    きることを特徴とし、前記デジタル信号に水彩画効果を
    施すために用いられる請求の範囲第１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】画像のデジタル信号に二以上の効果を施
    す装置は、請求項１、２、３、５、６、８、10に記載の
    二以上の装置と；条件付け信号を生成し、入力部を有し
    ており、入力デジタル信号が条件付けユニットの入力部
    と前記選択した装置の入力部とに接続されている条件付
    けユニットと；前記選択した装置の出力部と前記条件付
    けユニットの出力部に接続された入力部を有しており、
    条件付け信号が定めた前記選択装置からの出力を選択的
    に組み合わせて出力画像を生成する画像生成ユニットと
    から構成されていることを特徴とする。
  12. 【請求項１２】画像デジタル信号を変換し刷毛使い効果
    を施す方法は以下順番に、 （ｉ）ランク値フィルタ内に前記信号を通過させピクセ
    ル密度をフィルタ処理し、フィルタ処理が施されたラン
    ク値信号を生成するステップと、 （ii）ラプラス演算子ユニット内に前記信号を通過さ
    せ、続いて初期設定ゲインを前記信号に印加するステッ
    プと、 （iii）前記ステップ（ｉ）のフィルタ処理されたラン
    ク値信号をステップ（ii）で作成された信号に加え信号
    を出力するステップとを有していることを特徴とする。
  13. 【請求項１３】画像デジタル信号のエッジ情報を強調す
    る方法は以下順番に、 （ｉ）前記信号のエッジを検出し、オリジナル画像のエ
    ッジを表す密度を有したエッジ信号を生成するステップ
    と、 （ii）前記エッジ信号に初期設定ゲインを掛け合わせる
    ステップと、 （iii）前記ステップ（ii）のゲインで乗算したエッジ
    信号をオリジナル信号に加えて信号を出力するステップ
    とを有していることを特徴とする。
  14. 【請求項１４】画像デジタル信号にエアーブラシ効果を
    施す方法は以下順番に、 （ｉ）当該ピクセルの第一および第二座標に対応した第
    一および第二乱数をピクセル毎に生成するステップと、 （ii）ピクセルの各座標に関し、各乱数を対応する座標
    に加え出力座標を生成するステップを有しており、生成
    した乱数に応じてオリジナル画像のピクセルは出力画像
    内にランダムに分散することを特徴とする。
  15. 【請求項１５】前記ステップ（ｉ）は各乱数に初期設定
    ゲインを掛け合わせるステップをさらに有しており、ゲ
    インを変化させると画像内のピクセル拡散レベルが変化
    することを特徴とする請求の範囲第14項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】入力画像の入力デジタル信号を変換しク
    ロム加工を施した反射面のように見せる効果を施す方法
    は以下順番に、 （ｉ）表面の平滑さを表すピクセルの二つの座標用平滑
    定数を生成するステップと、 （ii）前記二つの座標方向におけるピクセルの画像領域
    を表している画像領域定数を生成するステップと、 （iii）前記入力画像表面に反射される画像の反射デジ
    タル信号を供給するステップと、 （iv）ピクセルの各座標に関し、前記入力画像の各ピク
    セルの密度である第一密度が、各座標上において隔たっ
    て位置する前記入力画像の他のピクセルの第二密度と同
    じであるか否かを各座標平滑定数を用いて判別するステ
    ップと、 （ｖ）ピクセルの各座標に関し、前記ステップ（iv）で
    前記第一密度と第二密度が同じであると判断された場合
    は前記座標を前記入力画像の座標に等しく設定し、また
    これ以外の場合、πで除算し、各座標平滑定数の逆正接
    で乗算し、前記第一密度から第二密度を引いた差分で除
    算して求めた座標画像領域定数に等しく各ピクセルの座
    標を設定するステップと、 （vi）対応ピクセルの密度を前記ステップ（iv）と
    （ｖ）で算出された座標が定める反射デジタル信号内に
    取り入れて変換出力画像の密度をピクセル単位で判断す
    るステップを有することを特徴とする。
  17. 【請求項１７】画像デジタル信号にハイライトを加える
    方法は以下順番に、 （ｉ）前記第一密度は第二密度よりも大きく、また前記
    第一密度と第二密度の双方が前記入力画像の最大密度以
    下であるような第一密度と第二密度を設定するステップ
    と、 （ii）ピクセル単位で、前記入力密度が前記第二密以下
    の場合は各ピクセルの密度をゼロに設定し、前記入力密
    度が前記第一密度以上の場合は前記オリジナル入力画像
    の密度を設定し、その他場合は前記オリジナル入力画像
    の密度の最大値に当該ピクセルの入力密度と前記第二密
    度との差分を掛け合わせ、また前記第一密度と第二密度
    との差分で除算してコントラストが拡張されたデジタル
    信号を得るステップと、 （iii）前記コントラストが拡張されたデジタル信号を
    オリジナル信号に加え信号を出力するステップとを有す
    ることを特徴とする。
  18. 【請求項１８】前記コントラストが拡張された信号をオ
    リジナル信号に加えた後、これら二つの信号の合計を２
    で割り、信号を出力することを特徴とする請求の範囲第
    17項に記載された方法。
  19. 【請求項１９】画像デジタル信号を変換し線画に似せた
    効果を施す方法は以下順番に、 （ｉ）第一のカーネルサイズを有した第一平均フィルタ
    内を通過させて入力信号をフィルタ処理するステップ
    と、 （ii）両座標方向において前記第一のカーネルより大き
    さが小さい第二のカーネルサイズを有した第二平均フィ
    ルタ内を通過させて前記入力信号をフィルタ処理するス
    テップと、 （iii）各ピクセルに関し、前記第二フィルタの出力を
    前記第一フィルタの出力から引いて当該ピクセルの出力
    密度を決定するステップとを有することを特徴とする。
  20. 【請求項２０】（ｉ）ステップ（ｉ）と（ii）の間にお
    いて、ステップ（ｉ）でのランク値フィルタ処理ステッ
    プとサイズ、形が同じカーネルを有した第二のランク値
    フィルタを通過させて前記映像信号をフィルタ処理し、
    ここで前記ステップ（ｉ）のランク値のランクが前記カ
    ーネル内のピクセルの最大値から最小値の範囲内となる
    ように選択され、また前記第二ランク値フィルタのラン
    クが前記カーネル内の最小および最大ピクセル値の合計
    に等しく設定されるステップをさらに有しており、前記
    第一ランク値フィルタのランクと前記第二ランク値フィ
    ルタのランクを調整することにより前記画像内の明るい
    領域と暗い領域の相対的サイズを変化させることがで
    き、信号に水彩画効果を施すために用いられる請求の範
    囲第12項に記載の方法。
  21. 【請求項２１】デジタル信号に二つ以上の効果を施すも
    のであり、前記請求項12、13、14、16、17、19、20に記
    載された二つ以上の方法から選択した方法を有する方法
    は、 （ｉ）前記入力信号から条件付け信号を生成するステッ
    プと、 （ii）前記条件付け信号に応じて前記選択した方法によ
    る出力を選択することにより出力画像を合成するステッ
    プをさらに実行することを特徴とする。
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Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245432A (en) * 1989-07-31 1993-09-14 Imageware Research And Development Inc. Apparatus and method for transforming a digitized signal of an image to incorporate an airbrush effect
JP2774627B2 (ja) * 1989-12-28 1998-07-09 株式会社日立製作所 画像表示方法及びその装置
US5428775A (en) * 1990-05-24 1995-06-27 Apple Computer, Inc. Apparatus for providing data dependent write operations
US5268860A (en) * 1990-09-17 1993-12-07 Victor Company Of Japan, Ltd. Image enhancement system
JP2940317B2 (ja) * 1992-06-24 1999-08-25 三菱電機株式会社 画像処理装置
US5374932A (en) * 1993-08-02 1994-12-20 Massachusetts Institute Of Technology Airport surface surveillance system
US5519618A (en) * 1993-08-02 1996-05-21 Massachusetts Institute Of Technology Airport surface safety logic
US5592571A (en) * 1994-03-08 1997-01-07 The University Of Connecticut Digital pixel-accurate intensity processing method for image information enhancement
US5563962A (en) * 1994-03-08 1996-10-08 The University Of Connecticut Two dimensional digital hysteresis filter for smoothing digital images
EP0702819A4 (en) * 1994-03-08 1996-08-14 Univ Connecticut METHOD FOR DIGITAL PROCESSING OF PIXEL INTENSITY BY PIXEL IMPROVING THE READABILITY OF IMAGING INFORMATION
US5621868A (en) * 1994-04-15 1997-04-15 Sony Corporation Generating imitation custom artwork by simulating brush strokes and enhancing edges
EP0683596B1 (en) * 1994-05-18 2000-08-30 Sharp Kabushiki Kaisha Card type camera with image processing function
US5847712A (en) * 1995-01-03 1998-12-08 University Of Washington Method and system for generating graphic illustrations according to a stroke texture and a tone
US7616198B2 (en) * 1998-02-20 2009-11-10 Mental Images Gmbh System and computer-implemented method for modeling the three-dimensional shape of an object by shading of a two-dimensional image of the object
US6011536A (en) * 1998-04-17 2000-01-04 New York University Method and system for generating an image having a hand-painted appearance
CN1288549A (zh) 1998-09-15 2001-03-21 第一阶段公司 用于处理图像的方法和系统
US6788812B1 (en) 1999-06-18 2004-09-07 Eastman Kodak Company Techniques for selective enhancement of a digital image
US6522427B1 (en) * 1999-09-21 2003-02-18 Seiko Epson Corporation Color table manipulations for contour reduction
US7023576B1 (en) * 2000-05-09 2006-04-04 Phase One A/S Method and an apparatus for elimination of color Moiré
US6804418B1 (en) * 2000-11-03 2004-10-12 Eastman Kodak Company Petite size image processing engine
US7392287B2 (en) 2001-03-27 2008-06-24 Hemisphere Ii Investment Lp Method and apparatus for sharing information using a handheld device
US7103234B2 (en) * 2001-03-30 2006-09-05 Nec Laboratories America, Inc. Method for blind cross-spectral image registration
US20040233196A1 (en) * 2001-11-13 2004-11-25 Hertzmann Aaron P Logic arrangements storage mediums, and methods for generating digital images using brush strokes
EP1475745B1 (en) * 2002-02-12 2014-07-09 Panasonic Corporation Image processing device and image processing method
US20050153356A1 (en) * 2002-09-09 2005-07-14 Olympus Corporation Image processing method for biochemical test
JP3669698B2 (ja) * 2002-09-20 2005-07-13 日東電工株式会社 印刷物の検査方法及び検査装置
US7606417B2 (en) 2004-08-16 2009-10-20 Fotonation Vision Limited Foreground/background segmentation in digital images with differential exposure calculations
US7680342B2 (en) 2004-08-16 2010-03-16 Fotonation Vision Limited Indoor/outdoor classification in digital images
US7761363B2 (en) * 2003-10-08 2010-07-20 Fx Alliance, Llc Internal trade requirement order management and execution system
US7692696B2 (en) * 2005-12-27 2010-04-06 Fotonation Vision Limited Digital image acquisition system with portrait mode
IES20060558A2 (en) * 2006-02-14 2006-11-01 Fotonation Vision Ltd Image blurring
WO2007095477A2 (en) * 2006-02-14 2007-08-23 Fotonation Vision Limited Image blurring
IES20060564A2 (en) 2006-05-03 2006-11-01 Fotonation Vision Ltd Improved foreground / background separation
JP4635975B2 (ja) * 2006-07-20 2011-02-23 パナソニック株式会社 画像処理装置及び画像処理方法
US8214497B2 (en) 2007-01-24 2012-07-03 Mcafee, Inc. Multi-dimensional reputation scoring
US8763114B2 (en) * 2007-01-24 2014-06-24 Mcafee, Inc. Detecting image spam
US8810603B2 (en) * 2008-01-28 2014-08-19 Vistaprint Schweiz Gmbh Creating images for displaying or printing on low-contrast background
US8184143B2 (en) * 2008-06-27 2012-05-22 Sony Mobile Communications Ab Simulated reflective display
TW201118791A (en) * 2009-11-27 2011-06-01 Inst Information Industry System and method for obtaining camera parameters from a plurality of images, and computer program products thereof
JP2010166597A (ja) * 2010-03-10 2010-07-29 Panasonic Corp 画像処理装置及び画像処理方法
JP6004757B2 (ja) * 2012-06-07 2016-10-12 キヤノン株式会社 画像処理装置及び画像処理方法
JP2015011130A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 株式会社横須賀テレコムリサーチパーク 画像処理装置、電気泳動表示装置、画像処理方法、及びプログラム
CN105185351B (zh) * 2015-10-13 2017-07-28 深圳市华星光电技术有限公司 提升oled显示面板对比度的方法及系统
TWI677233B (zh) * 2018-08-02 2019-11-11 瑞昱半導體股份有限公司 決定濾波器係數的方法
CN110675343B (zh) * 2019-09-24 2023-02-24 西安科技大学 一种井下输煤图像的图像增强方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6031389B2 (ja) * 1978-04-05 1985-07-22 日本電気株式会社 テレビジョン映像信号特殊効果装置
GB2170373B (en) * 1984-12-28 1989-03-15 Canon Kk Image processing apparatus
EP0212990B1 (en) * 1985-08-29 1992-10-28 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus
DE3620261A1 (de) * 1986-06-16 1987-12-23 Ruediger Dr Brennecke Verfahren zur ueberlagerung unterschiedlicher bilder
US5124784A (en) * 1986-07-25 1992-06-23 Canon Kabushiki Kaisha Video signal processing apparatus
US4782388A (en) * 1986-10-24 1988-11-01 The Grass Valley Group, Inc. Method and apparatus for providing video mosaic effects
EP0270259B1 (en) * 1986-12-04 1995-02-01 Quantel Limited Improvements relating to video signal processing systems

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