JP3070860B2 - 画像データの増強方法およびカラー画像データの増強方法 - Google Patents
画像データの増強方法およびカラー画像データの増強方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/73—Deblurring; Sharpening
- G06T5/75—Unsharp masking
-
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般的には画像をディジタル式に鮮鋭化す
る方法および装置に関し、特に、入力画像内の雑音を増
幅することなく画像の端縁および細部をディズタル式に
鮮鋭化する方法に関する。
る方法および装置に関し、特に、入力画像内の雑音を増
幅することなく画像の端縁および細部をディズタル式に
鮮鋭化する方法に関する。
［従来の技術］ 動画像または静止画像を記録するための電子画像カメ
ラは、本技術分野において公知であり、今日広く用いら
れている。これらのカメラは、一般に、公知のように対
物レンズおよびシャッタを経て被写界画像光を受ける高
解像度の電荷結合素子（CCD）または電荷注入素子（CI
D）から構成される２次元感光アレイを含む。画像検出
アレイは通常、２次元領域アレイをなして配列された複
数の画像検出素子、すなわち画像検出画素を含み、それ
ぞれの画像検出画素は、画像形成被写界光を対応するア
ナログ電圧値に変換する。画像検出素子は、好ましくは
複数の列および行をなして配列され、今日の解像度によ
る画像形成への応用においては、1,000列×500行より多
くの画像検出画素が含まれる。
ラは、本技術分野において公知であり、今日広く用いら
れている。これらのカメラは、一般に、公知のように対
物レンズおよびシャッタを経て被写界画像光を受ける高
解像度の電荷結合素子（CCD）または電荷注入素子（CI
D）から構成される２次元感光アレイを含む。画像検出
アレイは通常、２次元領域アレイをなして配列された複
数の画像検出素子、すなわち画像検出画素を含み、それ
ぞれの画像検出画素は、画像形成被写界光を対応するア
ナログ電圧値に変換する。画像検出素子は、好ましくは
複数の列および行をなして配列され、今日の解像度によ
る画像形成への応用においては、1,000列×500行より多
くの画像検出画素が含まれる。
画像が画像装置により捕捉されるとき、画像値は常に
さまざまな雑音源からのランダム雑音により劣化せしめ
られる。例えば、写真またはフィルムから走査された画
像は、フィルム粒子雑音を含みうる。実際には、光の不
連続的性質のために、完全に無雑音の装置を実現するこ
とは不可能である。しかし、実用上は、SN比（SNR）を
十分大きくすることにより、そのような雑音を観察者に
比較的に見えないようにできる。
さまざまな雑音源からのランダム雑音により劣化せしめ
られる。例えば、写真またはフィルムから走査された画
像は、フィルム粒子雑音を含みうる。実際には、光の不
連続的性質のために、完全に無雑音の装置を実現するこ
とは不可能である。しかし、実用上は、SN比（SNR）を
十分大きくすることにより、そのような雑音を観察者に
比較的に見えないようにできる。
光検出装置から得られた画像データを増強することに
より、雑音の低減と画像の鮮鋭化との双方が助長される
ことは公知である。画像の鮮鋭化すなわち切れを良くす
ること（crispening）は、ディジタル画像の端縁および
細部の鮮鋭度を増強し、それによって画像の質感を大幅
に改善する。このような増強は、画素ごとに、それぞれ
の増強されるべき画素の周囲の画素値を利用して、画像
の鮮鋭度の改善のためには選択的に加重平均された画素
値を発生せしめ、雑音低減のためには非加重平均画素値
を発生せしめることにより行われる。多くの画像増強方
法においては、雑音低減と画像鮮鋭化との双方が行なわ
れるが、非加重平均によって行なわれる雑音低減は、選
択的加重平均による画像鮮鋭化の際に再現されるので、
雑音低減と画像鮮鋭化とは本来矛盾する。
より、雑音の低減と画像の鮮鋭化との双方が助長される
ことは公知である。画像の鮮鋭化すなわち切れを良くす
ること（crispening）は、ディジタル画像の端縁および
細部の鮮鋭度を増強し、それによって画像の質感を大幅
に改善する。このような増強は、画素ごとに、それぞれ
の増強されるべき画素の周囲の画素値を利用して、画像
の鮮鋭度の改善のためには選択的に加重平均された画素
値を発生せしめ、雑音低減のためには非加重平均画素値
を発生せしめることにより行われる。多くの画像増強方
法においては、雑音低減と画像鮮鋭化との双方が行なわ
れるが、非加重平均によって行なわれる雑音低減は、選
択的加重平均による画像鮮鋭化の際に再現されるので、
雑音低減と画像鮮鋭化とは本来矛盾する。
本技術分野において非鮮鋭マスキング（unsharp mask
ing）またはラプラスフィルタリングとして公知の鮮鋭
化方法は、２次元的微分に基づいており、画像信号の高
周波成分を増幅するものである。しかし、非鮮鋭マスキ
ング法による鮮鋭化は、端縁および細部を増強するのみ
でなく、高周波成分から成る雑音をも増幅するとが知ら
れている。
ing）またはラプラスフィルタリングとして公知の鮮鋭
化方法は、２次元的微分に基づいており、画像信号の高
周波成分を増幅するものである。しかし、非鮮鋭マスキ
ング法による鮮鋭化は、端縁および細部を増強するのみ
でなく、高周波成分から成る雑音をも増幅するとが知ら
れている。
非鮮鋭マスキング法による鮮鋭化は、常に雑音の可視
性の増大という代償のもとに達成されるので、この方法
は、適用後に目立つようになる雑音量により、使用を制
限される。
性の増大という代償のもとに達成されるので、この方法
は、適用後に目立つようになる雑音量により、使用を制
限される。
そのため、本技術分野においては、雑音を増幅するこ
となく画像の端縁および細部を鮮鋭化する方法および装
置が要求されている。
となく画像の端縁および細部を鮮鋭化する方法および装
置が要求されている。
［発明の要約］ 本発明の実施例は、２次元感光アレイから受けた複数
の画素値から構成される画像の端縁および細部を増強す
ることにより、上述の問題を解決する。特に、本発明の
実施例は、入力画像から低域フィルタされた画像を減算
して得られる入力画像の適応増幅された高周波成分と入
力画像との和である出力画像を発生する。
の画素値から構成される画像の端縁および細部を増強す
ることにより、上述の問題を解決する。特に、本発明の
実施例は、入力画像から低域フィルタされた画像を減算
して得られる入力画像の適応増幅された高周波成分と入
力画像との和である出力画像を発生する。
詳述すると、２次元アレイをなす画素値によって定め
られる画像データを増強するための本発明の方法の実施
例は、次の各項記載の手順を含む。
られる画像データを増強するための本発明の方法の実施
例は、次の各項記載の手順を含む。
（１） 増強されるべき画素値を画素値アレイから選択
する。
する。
（２） 増強されるべき画素値を取巻く選択された画素
値群を画素値アレイからサンプリングする。
値群を画素値アレイからサンプリングする。
（３） 増強されるべき画素値を取巻く選択された画素
値群における「ぼけ画像あるいは焦点外れ画像」画素値
を決定する。
値群における「ぼけ画像あるいは焦点外れ画像」画素値
を決定する。
（４） 増強されるべき画素値を、前記「ぼけ画像」と
増強されるべき画素値をとりまくもう１つの選択された
画素値群における画素値の所定の性質との関数としての
増強値へ適応変化させる。
増強されるべき画素値をとりまくもう１つの選択された
画素値群における画素値の所定の性質との関数としての
増強値へ適応変化させる。
（５） 前記画素値アレイから増強されるべき次の画素
値を選択し、以上の諸手順を適用して選択された次の画
素値に対する増強画素値を発生し、前記画素値アレイか
らの実質的に全ての画素値が増強値に変化せしめられる
までこれを続ける。
値を選択し、以上の諸手順を適用して選択された次の画
素値に対する増強画素値を発生し、前記画素値アレイか
らの実質的に全ての画素値が増強値に変化せしめられる
までこれを続ける。
ここで、 （ａ）２次元アレイをなす画素値の点（i,j）における
増強されるべき画素値をｘ（i,j）によって表わし、 （ｂ）増強されるべき画素値を取巻く選択された画素値
群をＷによって表わし、（Ｗは、「フィルタサポート
（filter support）」とも呼ばれる） （ｃ）増強されるべき画素値を取巻く選択された画素値
群に対する「ぼやけ画像」をｚ（i,j）によって表わ
す。すなわち、ｚ（i,j）は、点（i,j）を取巻く「フィ
ルタサポート」Ｗの「ぼやけ画像」である。
増強されるべき画素値をｘ（i,j）によって表わし、 （ｂ）増強されるべき画素値を取巻く選択された画素値
群をＷによって表わし、（Ｗは、「フィルタサポート
（filter support）」とも呼ばれる） （ｃ）増強されるべき画素値を取巻く選択された画素値
群に対する「ぼやけ画像」をｚ（i,j）によって表わ
す。すなわち、ｚ（i,j）は、点（i,j）を取巻く「フィ
ルタサポート」Ｗの「ぼやけ画像」である。
本発明の実施例においては、「ぼやけ画像」ｚ（i,
j）は、画像の高周波成分を除去する「フィルタサポー
ト」Ｗの低域フィルタリングから得られる。これによ
り、ｚ（i,j）は次のように決定される。
j）は、画像の高周波成分を除去する「フィルタサポー
ト」Ｗの低域フィルタリングから得られる。これによ
り、ｚ（i,j）は次のように決定される。
ただし、上式の低域フィルタ係数hklは、次式を満足
する。
する。
この結果、本発明の１実施例においては、係数h
klは、「フィルタサポート」Ｗ内の全画素数Ｎに対し一
様な値を有するように選択される。この実施例において
は、Ｗ内の全てのk,lに対し、 hkl＝1/N （３） 従って、 となる。
klは、「フィルタサポート」Ｗ内の全画素数Ｎに対し一
様な値を有するように選択される。この実施例において
は、Ｗ内の全てのk,lに対し、 hkl＝1/N （３） 従って、 となる。
点（i,j）における画像の高周波成分は、 ｘ（i,j）−ｚ（i,j） （５） によって与えられる。
本発明においては、点（i,j）における画像は、点
（i,j）における高周波成分を量ｃ＊ｓだけ適応増幅す
ることによって鮮鋭化される。ただし、ｃは増幅率で鮮
鋭化定数とも呼ばれ、ｓは適応増幅率である。適応増幅
率ｓは、選択された「フィルタサポート」Ｗ内の雑音電
力に依存して０と１との間で変化する。
（i,j）における高周波成分を量ｃ＊ｓだけ適応増幅す
ることによって鮮鋭化される。ただし、ｃは増幅率で鮮
鋭化定数とも呼ばれ、ｓは適応増幅率である。適応増幅
率ｓは、選択された「フィルタサポート」Ｗ内の雑音電
力に依存して０と１との間で変化する。
本発明の方法の出力画素値ｙ（i,j）は、 ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ＊ｓ［ｘ（i,j） −ｚ（i,j）］ （６） によって与えられる。
連続適応法と呼ばれる本発明の１実施例においては、
ｓは ｓ＝１−e2/max［ｖ（i,j）,e2］ （７） によって与えられる。ただし、ここでe2は、雑音分散と
呼ばれる入力画像内の雑音電力の推定値であり、ｖ（i,
j）は、増強されるべき画素値、すなわち点（i,j）を取
巻く選択された画素値群の一般化された統計的分散であ
る。本発明の方法の実施例においては、ｖ（i,j）は、
「ぼやけ画像」ｚ（i,j）の決定に用いられた同じ「フ
ィルタサポート」Ｗにより発生せしめられる。ｖ（i,
j）は局部分散と呼ばれ、実施例においては、 によって与えられる。さらにhkl＝1/Nであるときは、 となる。
ｓは ｓ＝１−e2/max［ｖ（i,j）,e2］ （７） によって与えられる。ただし、ここでe2は、雑音分散と
呼ばれる入力画像内の雑音電力の推定値であり、ｖ（i,
j）は、増強されるべき画素値、すなわち点（i,j）を取
巻く選択された画素値群の一般化された統計的分散であ
る。本発明の方法の実施例においては、ｖ（i,j）は、
「ぼやけ画像」ｚ（i,j）の決定に用いられた同じ「フ
ィルタサポート」Ｗにより発生せしめられる。ｖ（i,
j）は局部分散と呼ばれ、実施例においては、 によって与えられる。さらにhkl＝1/Nであるときは、 となる。
本発明の方法が、加算よりも乗算に長時間を要するプ
ロセッサにより装置化されている場合に、Ｎが２の累乗
である時は、ｚ（i,j）およびｖ（i,j）は加算−シフト
演算により発生せしめることができ、時間短縮上有利で
ある。
ロセッサにより装置化されている場合に、Ｎが２の累乗
である時は、ｚ（i,j）およびｖ（i,j）は加算−シフト
演算により発生せしめることができ、時間短縮上有利で
ある。
本発明の実施例において、低域フィルタのサポート領
域Ｗは画素（i,j）を中心とする。さらに、一般に、こ
のサポート領域は、画像の解像度が増大するのに伴い、
または画像からの視察距離が増大するのに伴って、拡大
する、すなわちより多くの画素を含む必要があり、その
逆も成立する。このことは、画像の解像度が増大する
と、「ぼやけ画像」の発生のために画像のより多くを取
入れなくてはならない事実から定性的にも理解できる。
域Ｗは画素（i,j）を中心とする。さらに、一般に、こ
のサポート領域は、画像の解像度が増大するのに伴い、
または画像からの視察距離が増大するのに伴って、拡大
する、すなわちより多くの画素を含む必要があり、その
逆も成立する。このことは、画像の解像度が増大する
と、「ぼやけ画像」の発生のために画像のより多くを取
入れなくてはならない事実から定性的にも理解できる。
方程式（６）から容易にわかるように、鮮鋭化定数ｃ
は出力画像の鮮鋭化の度合を制御する。例えば、ｃ＝０
の場合は鮮鋭化は行なわれず、ｃの値が増大するほど画
像の端縁および細部は鮮鋭化される。しかし、もしｃの
値が大きくなり過ぎると、端縁付近におけるオーバシュ
ートおよびアンダシュートが大きくなり過ぎてそれらが
見えるようになる。我々は、ｃの望ましい範囲を０＜ｃ
＜2.0と決定したが、鮮鋭度増強のためのｃの最適値
は、特定の画像により、また特定の画像装置により変化
する。
は出力画像の鮮鋭化の度合を制御する。例えば、ｃ＝０
の場合は鮮鋭化は行なわれず、ｃの値が増大するほど画
像の端縁および細部は鮮鋭化される。しかし、もしｃの
値が大きくなり過ぎると、端縁付近におけるオーバシュ
ートおよびアンダシュートが大きくなり過ぎてそれらが
見えるようになる。我々は、ｃの望ましい範囲を０＜ｃ
＜2.0と決定したが、鮮鋭度増強のためのｃの最適値
は、特定の画像により、また特定の画像装置により変化
する。
連続適応法においては、増強された画素値ｙ（i,j）
は、入力画素値の高周波成分であるｘ（i,j）−ｚ（i,
j）と方程式（７）によって与えられる適応増幅率ｓと
鮮鋭化定数ｃとの積と、入力画素値との和から成る。局
部分散ｖ（i,j）が雑音分散e2より極めて大きいとき、
すなわちｖ（i,j）≫e2のときは、積ｃ＊ｓはｃにな
り、方程式（６）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］
（10） となる。これは非鮮鋭マスキングと呼ばれる従来の鮮鋭
化法である。これはまた、低域フィルタリングに３×３
マスクが用いられるときは、ラプラスフィルタリングと
も呼ばれる。
は、入力画素値の高周波成分であるｘ（i,j）−ｚ（i,
j）と方程式（７）によって与えられる適応増幅率ｓと
鮮鋭化定数ｃとの積と、入力画素値との和から成る。局
部分散ｖ（i,j）が雑音分散e2より極めて大きいとき、
すなわちｖ（i,j）≫e2のときは、積ｃ＊ｓはｃにな
り、方程式（６）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］
（10） となる。これは非鮮鋭マスキングと呼ばれる従来の鮮鋭
化法である。これはまた、低域フィルタリングに３×３
マスクが用いられるときは、ラプラスフィルタリングと
も呼ばれる。
一方、ｖ（i,j）がe2に近いか、またはe2より小さい
画素値に対しては、方程式（６）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） （11） となる。すなわち、画素値は出力においても不変であ
る。
画素値に対しては、方程式（６）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） （11） となる。すなわち、画素値は出力においても不変であ
る。
こうして、連続適応法においては、方程式（10）およ
び（11）によって示されるように、端縁にフィルタリン
グ点が属しその存在がｖ（i,j）の値を大きくする時の
み鮮鋭化が起こる。従って、要するに、雑音分散e2が、
何が鮮鋭化され何が鮮鋭化されないかを制御することに
なる。雑音分散は通常定数で、与えられた画像装置にお
いては不変であるため、それは典型的な入力画像の単調
な領域の検査から決定されうる。例えば、一様な光を画
像装置に当て、本技術分野に精通する者にとって公知の
方法によりこの分散を決定しうる。
び（11）によって示されるように、端縁にフィルタリン
グ点が属しその存在がｖ（i,j）の値を大きくする時の
み鮮鋭化が起こる。従って、要するに、雑音分散e2が、
何が鮮鋭化され何が鮮鋭化されないかを制御することに
なる。雑音分散は通常定数で、与えられた画像装置にお
いては不変であるため、それは典型的な入力画像の単調
な領域の検査から決定されうる。例えば、一様な光を画
像装置に当て、本技術分野に精通する者にとって公知の
方法によりこの分散を決定しうる。
雑音分散e2の決定の精度は、本発明の実施例の性能に
とって重要ではない。そのわけは、端縁付近においては
ｖ（i,j）は通常e2より極めて大きいからである。その
結果、e2の推定値が実際の雑音分散と極めて大きく異な
っていても、本発明の実施例の十分に有効であり、入力
画像の細部が失われることはない。
とって重要ではない。そのわけは、端縁付近においては
ｖ（i,j）は通常e2より極めて大きいからである。その
結果、e2の推定値が実際の雑音分散と極めて大きく異な
っていても、本発明の実施例の十分に有効であり、入力
画像の細部が失われることはない。
本発明のもう１つの実施例は、入力画像内の雑音がひ
どくない場合、すなわち端縁付近において得られたｖ
（i,j）が常に単調領域上における雑音分散より極めて
大きい場合に有用である。このような場合には、前述の
連続適応法の適応増幅率を得るために必要な計算量は、
「ハードリミティング（hard−limiting）」適応法とも
呼ばれる２進適応法を用いることによって軽減されう
る。この方法においては、連続適応法によって得られる
鮮鋭化と非鮮鋭化との間の滑らかな移行の代わりに、そ
の急激な移行が得られる。詳述すると、「ハードリミテ
ィング」適応法においては、 ｖ（i,j）＞ne2ならばｓ＝１ ｖ（i,j）ne2ならばｓ＝０ である。ただし、ここでｎは、閾値としての雑音分散の
倍数を定める。この実施例においては、出力は、 ｖ（i,j）＞ne2ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］
（13） ｖ（i,j）ne2ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） によって与えられる。
どくない場合、すなわち端縁付近において得られたｖ
（i,j）が常に単調領域上における雑音分散より極めて
大きい場合に有用である。このような場合には、前述の
連続適応法の適応増幅率を得るために必要な計算量は、
「ハードリミティング（hard−limiting）」適応法とも
呼ばれる２進適応法を用いることによって軽減されう
る。この方法においては、連続適応法によって得られる
鮮鋭化と非鮮鋭化との間の滑らかな移行の代わりに、そ
の急激な移行が得られる。詳述すると、「ハードリミテ
ィング」適応法においては、 ｖ（i,j）＞ne2ならばｓ＝１ ｖ（i,j）ne2ならばｓ＝０ である。ただし、ここでｎは、閾値としての雑音分散の
倍数を定める。この実施例においては、出力は、 ｖ（i,j）＞ne2ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］
（13） ｖ（i,j）ne2ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） によって与えられる。
本発明のさらにもう１つの実施例は、適応増幅率ｓの
決定のためにＭ進決定法を用いるか、または適応増幅率
ｓの決定のために所定値の表を用いる。
決定のためにＭ進決定法を用いるか、または適応増幅率
ｓの決定のために所定値の表を用いる。
本発明の実施例は、カラー画像の鮮鋭化に用いられう
る。例えば、カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第
１実施例は、カラー画像を、本技術分野において通常の
知識を有する者にとって公知の方法により、例えば３原
色に分解する手順を含む。その後の手順においては、前
述の本発明の実施例が適用され、それぞれの原色画像が
別個に鮮鋭化される。最後に、鮮鋭化された原色画像
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、組合わされて鮮鋭化された出力カラ
ー画像を形成する。
る。例えば、カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第
１実施例は、カラー画像を、本技術分野において通常の
知識を有する者にとって公知の方法により、例えば３原
色に分解する手順を含む。その後の手順においては、前
述の本発明の実施例が適用され、それぞれの原色画像が
別個に鮮鋭化される。最後に、鮮鋭化された原色画像
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、組合わされて鮮鋭化された出力カラ
ー画像を形成する。
カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第２実施例
は、カラー画像を輝度成分を含むカラー座標に変換する
手順を含む。例えば、入力カラー画像アレイの輝度画素
値ｘ（i,j）は、次のように発生せしめられる。
は、カラー画像を輝度成分を含むカラー座標に変換する
手順を含む。例えば、入力カラー画像アレイの輝度画素
値ｘ（i,j）は、次のように発生せしめられる。
ｘ（i,j）＝0.299R（i,j）＋0.597G（i,j） ＋0.114B（i,j） （14） ただし、Ｒ（i,j）、Ｇ（i,j）、およびＢ（i,j）は、
それぞれ赤、緑、および青の原色である。その後の手順
においては、前述の本発明の実施例が適用され、輝度画
素値が鮮鋭化される。次に、鮮鋭化された輝度画素値
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、最初のカラー座標内へ変換し返され
る。最後に、鮮鋭化されたカラー座標画像は、本技術分
野において通常の知識を有する者にとって公知の方法に
より、組合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成
する。輝度のみが鮮鋭化される第２実施例においては、
画像を鮮鋭化するのに要する演算回数が、第１実施例に
おいて要する演算回路の約1/3に減少せしめられるとい
う利点がある。
それぞれ赤、緑、および青の原色である。その後の手順
においては、前述の本発明の実施例が適用され、輝度画
素値が鮮鋭化される。次に、鮮鋭化された輝度画素値
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、最初のカラー座標内へ変換し返され
る。最後に、鮮鋭化されたカラー座標画像は、本技術分
野において通常の知識を有する者にとって公知の方法に
より、組合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成
する。輝度のみが鮮鋭化される第２実施例においては、
画像を鮮鋭化するのに要する演算回数が、第１実施例に
おいて要する演算回路の約1/3に減少せしめられるとい
う利点がある。
カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第３実施例
は、上述の第２実施例において行なわれたように、カラ
ー画像を輝度成分を含むカラー座標に変換する手順を含
む。その後の手順においては、前述の本発明の実施例が
適用され、輝度画素値が鮮鋭化される。最後に、それぞ
れの原色信号は、 ｆ＝max［ｙ（i,j）,0］/max［ｘ（i,j）,l］ （15） によって与えられる出力および入力輝度信号間の比によ
り大きさを調整される。ここに「max」関数が用いられ
ているために、画素値の正の値が保証される。この結
果、鮮鋭化された原色は次のように決定される。
は、上述の第２実施例において行なわれたように、カラ
ー画像を輝度成分を含むカラー座標に変換する手順を含
む。その後の手順においては、前述の本発明の実施例が
適用され、輝度画素値が鮮鋭化される。最後に、それぞ
れの原色信号は、 ｆ＝max［ｙ（i,j）,0］/max［ｘ（i,j）,l］ （15） によって与えられる出力および入力輝度信号間の比によ
り大きさを調整される。ここに「max」関数が用いられ
ているために、画素値の正の値が保証される。この結
果、鮮鋭化された原色は次のように決定される。
Ｒ′（i,j）＝ｆ＊Ｒ（i,j） Ｇ′（i,j）＝ｆ＊Ｇ（i,j） （16） Ｂ′（i,j）＝ｆ＊Ｂ（i,j） 最後に、鮮鋭化された原色画像は、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により、組
合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成する。こ
の実施例においては、入力画像の色飽和度が出力画像に
おいても保存されるので、有利である。
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により、組
合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成する。こ
の実施例においては、入力画像の色飽和度が出力画像に
おいても保存されるので、有利である。
本発明の本質と考えられる新特徴は、装置の構成およ
び動作方法の双方について、また他の諸目的および諸利
点について、ここに詳細に開示され、添付図面を参照し
つつ行なわれる実施例に関する以下の説明において明ら
かにされる。
び動作方法の双方について、また他の諸目的および諸利
点について、ここに詳細に開示され、添付図面を参照し
つつ行なわれる実施例に関する以下の説明において明ら
かにされる。
［実施例］ 第１図には、２次元感光アレイから得られる複数の画
素値に対応する画素デ−タを処理し増強するための本発
明の方法を実施する装置10の概略ブロック図が示されて
いる。複数の画像画定画素値は、公知のように対物レン
ズおよびシャッタ（図示されていない）を経て被写界画
像光を受ける高解像度の電荷結合素子CCDまたは電荷注
入素子CIDから構成される２次元感光アレイから発生す
る。画像検出アレイは、好ましくは２次元領域アレイを
なして配列された複数の画像検出素子、すなわち画像検
出画素を含み、点（i,j）に配置されたそれぞれの画像
検出画素は、入射した画像形成被写界光線を対応するア
ナログ信号値に変換する。本技術分野において公知のよ
うに、このような画像検出画素の典型的なアレイは列お
よび行をなして配列される。
素値に対応する画素デ−タを処理し増強するための本発
明の方法を実施する装置10の概略ブロック図が示されて
いる。複数の画像画定画素値は、公知のように対物レン
ズおよびシャッタ（図示されていない）を経て被写界画
像光を受ける高解像度の電荷結合素子CCDまたは電荷注
入素子CIDから構成される２次元感光アレイから発生す
る。画像検出アレイは、好ましくは２次元領域アレイを
なして配列された複数の画像検出素子、すなわち画像検
出画素を含み、点（i,j）に配置されたそれぞれの画像
検出画素は、入射した画像形成被写界光線を対応するア
ナログ信号値に変換する。本技術分野において公知のよ
うに、このような画像検出画素の典型的なアレイは列お
よび行をなして配列される。
第１図に示されているように、画像処理および増強装
置10のセレクタ15は、画素値アレイ５から増強されるべ
き画素値ｘ（i,j）を得て、これを（ａ）加算器20、
（ｂ）加算器50、（ｃ）低域フィルタ30、および（ｄ）
平方器40へ、入力として供給する。さらに、セレクタ15
は、増強されるべき画素値の付近に存在する所定の選択
された画素値群、すなわち「フィルタサポート」Ｗをア
レイ５から得て、これを低域フィルタ30および平方器40
へ入力として供給する。もし「フィルタサポート」群Ｗ
が増強されるべき画素を含んでいれば、その値も低域フ
ィルタ30および平方器40へ入力として供給される。第１
図には、セレクタ15が同じ「フィルタサポート」群Ｗを
低域フィルタ30と平方器40とへ供給するように示されて
いるが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。事実、ある実施例においては、第１「フィルタサポ
ート」群Ｗが低域フィルタ30へ入力として供給され、第
２「フィルタサポート」群Ｖが平方器40へ入力として供
給される。
置10のセレクタ15は、画素値アレイ５から増強されるべ
き画素値ｘ（i,j）を得て、これを（ａ）加算器20、
（ｂ）加算器50、（ｃ）低域フィルタ30、および（ｄ）
平方器40へ、入力として供給する。さらに、セレクタ15
は、増強されるべき画素値の付近に存在する所定の選択
された画素値群、すなわち「フィルタサポート」Ｗをア
レイ５から得て、これを低域フィルタ30および平方器40
へ入力として供給する。もし「フィルタサポート」群Ｗ
が増強されるべき画素を含んでいれば、その値も低域フ
ィルタ30および平方器40へ入力として供給される。第１
図には、セレクタ15が同じ「フィルタサポート」群Ｗを
低域フィルタ30と平方器40とへ供給するように示されて
いるが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。事実、ある実施例においては、第１「フィルタサポ
ート」群Ｗが低域フィルタ30へ入力として供給され、第
２「フィルタサポート」群Ｖが平方器40へ入力として供
給される。
低域フィルタ30の出力は、平方器80と、加算器50の減
算入力とへ、入力として供給される。加算器50の出力
は、点（i,j）における画素値の高周波成分を表わし、
乗算器60へ入力として印加される。鮮鋭化定数ｃとして
も知られる所定の増幅率ｃもまた乗算器60へ入力として
供給され、乗算器60の出力は点（i,j）における増幅さ
れた高周波成分となる。この、点（i,j）における増幅
された高周波成分は、乗算器110へ入力として供給され
る。
算入力とへ、入力として供給される。加算器50の出力
は、点（i,j）における画素値の高周波成分を表わし、
乗算器60へ入力として印加される。鮮鋭化定数ｃとして
も知られる所定の増幅率ｃもまた乗算器60へ入力として
供給され、乗算器60の出力は点（i,j）における増幅さ
れた高周波成分となる。この、点（i,j）における増幅
された高周波成分は、乗算器110へ入力として供給され
る。
平方器40の出力は、それへの入力画素値の平方を表わ
し、低域フィルタ70へ入力として供給される。低域フィ
ルタ70は、低域フィルタ30と同じ種類の低域フィルタで
ある必要はない。低域フィルタ70の出力は、加算器90へ
入力として供給される。平方器80の出力は、点（i,j）
における画素値の低周波成分の平方を表わし、加算器90
の減算入力へ入力として供給される。加算器90の出力
は、点（i,j）における画素値の分散を表わし、適応率
発生器100へ入力として供給される。
し、低域フィルタ70へ入力として供給される。低域フィ
ルタ70は、低域フィルタ30と同じ種類の低域フィルタで
ある必要はない。低域フィルタ70の出力は、加算器90へ
入力として供給される。平方器80の出力は、点（i,j）
における画素値の低周波成分の平方を表わし、加算器90
の減算入力へ入力として供給される。加算器90の出力
は、点（i,j）における画素値の分散を表わし、適応率
発生器100へ入力として供給される。
今後雑音分散と呼ばれることもある所定の雑音電力推
定値e2も適応率発生器100へ入力として供給され、適応
率発生器100はそれに応答して適応増幅率ｓを出力とし
て発生する。この出力は０から1.0まで変化する。適応
増幅率ｓは乗算器110へ入力として供給される。
定値e2も適応率発生器100へ入力として供給され、適応
率発生器100はそれに応答して適応増幅率ｓを出力とし
て発生する。この出力は０から1.0まで変化する。適応
増幅率ｓは乗算器110へ入力として供給される。
乗算器110の出力は、増強されるべき画素値の増幅さ
れ大きさを調整された高周波成分を表わし、加算器20へ
入力として供給される。加算器20は、増強されるべき画
素値の増幅され大きさを調整された高周波成分を、増強
されるべき画素値に加算して、本発明に従って鮮鋭化さ
れた出力画像画素値ｙ（i,j）を発生する。
れ大きさを調整された高周波成分を表わし、加算器20へ
入力として供給される。加算器20は、増強されるべき画
素値の増幅され大きさを調整された高周波成分を、増強
されるべき画素値に加算して、本発明に従って鮮鋭化さ
れた出力画像画素値ｙ（i,j）を発生する。
次に、第２図の流れ図を参照しつつ本発明の画像増強
プロセスを詳細に説明する。画像の２次元領域アレイか
ら、増強されるべき第１画素値ｘ（i,j）が選択される
（第２図のブロック200）。次に、増強されるべき画素
値付近に存在する所定の選択された画素値群、すなわち
「フィルタサポート」Ｗが前記アレイから選択される
（第２図のブロック210）。
プロセスを詳細に説明する。画像の２次元領域アレイか
ら、増強されるべき第１画素値ｘ（i,j）が選択される
（第２図のブロック200）。次に、増強されるべき画素
値付近に存在する所定の選択された画素値群、すなわち
「フィルタサポート」Ｗが前記アレイから選択される
（第２図のブロック210）。
第３図には、「フィルタサポート」Ｗのさまざまな実
施例、すなわち実施例300−370における感光画素のアレ
イ領域の一部の平面図が示されている。第３図に示され
ているように、Ｎはそれぞれの実施例における画素数を
示す。特定の応用に用いられる「フィルタサポート」の
適切な画素配置は、試行錯誤によって決定される。しか
し、このような適切な画素配置の決定において、適切な
画素配置の選択が、画像の解像度と、画像からの「視察
距離」とによることに注意することは重要である。その
わけは、増強されるべき画素値付近における「ぼやけ画
像」を得るために「フィルタサポート」が用いられ、画
像がぼけているかどうかの結果は画像の解像度と視察距
離とによるからである。適切なぼけを得るためには、例
えば画像の解像度または画像からの視察距離が増大する
のに伴って、「フィルタサポート」に含まれる領域は拡
大される、すなわち、より多くの画素を含むべきであ
り、その逆もいえる。このことは、画像の解像度が増大
するのに伴って「ぼやけ画像」を得るために画像のより
多くを取入れることが必要になる事実から定性的に理解
できる。
施例、すなわち実施例300−370における感光画素のアレ
イ領域の一部の平面図が示されている。第３図に示され
ているように、Ｎはそれぞれの実施例における画素数を
示す。特定の応用に用いられる「フィルタサポート」の
適切な画素配置は、試行錯誤によって決定される。しか
し、このような適切な画素配置の決定において、適切な
画素配置の選択が、画像の解像度と、画像からの「視察
距離」とによることに注意することは重要である。その
わけは、増強されるべき画素値付近における「ぼやけ画
像」を得るために「フィルタサポート」が用いられ、画
像がぼけているかどうかの結果は画像の解像度と視察距
離とによるからである。適切なぼけを得るためには、例
えば画像の解像度または画像からの視察距離が増大する
のに伴って、「フィルタサポート」に含まれる領域は拡
大される、すなわち、より多くの画素を含むべきであ
り、その逆もいえる。このことは、画像の解像度が増大
するのに伴って「ぼやけ画像」を得るために画像のより
多くを取入れることが必要になる事実から定性的に理解
できる。
第２図の流れ図に帰ると、次の段階においては、「ぼ
やけ」画素値ｚ（i,j）が「フィルタサポート」Ｗから
次式によって得られる（第２図のブロック220）。
やけ」画素値ｚ（i,j）が「フィルタサポート」Ｗから
次式によって得られる（第２図のブロック220）。
ただし、ここでhklは低域フィルタを与える係数であ
り、Ｗはこの低域フィルタに対する「フィルタサポー
ト」群である。フィルタ係数hklは次の条件を満足す
る。
り、Ｗはこの低域フィルタに対する「フィルタサポー
ト」群である。フィルタ係数hklは次の条件を満足す
る。
本発明の１実施例においては、係数hklは「フィルタ
サポート」Ｗ内のＮ個の画素のそれぞれにおいて一様な
値を有するように選択され、このことは次のように表わ
される。
サポート」Ｗ内のＮ個の画素のそれぞれにおいて一様な
値を有するように選択され、このことは次のように表わ
される。
Ｗ内の全てのｋおよびｌに対し、 hkl＝1/N その結果、この実施例においては となる。
次に、増強されるべき画素付近にある所定の選択され
た画素群、すなわち「フィルタサポート」Ｖが前記アレ
イから選択される（第２図のブロック230）。次に、
「フィルタサポート」Ｖ内の画素値の一般化された統計
的分散が得られる（第２図のブロック240）。本発明の
特定の実施例においては、一般化された統計的分散ｖ
（i,j）は、「フィルタサポート」群Ｖを低域フィルタ
することにより発生せしめられる。この段階における
「フィルタサポート」Ｖおよび低域フィルタは、ブロッ
ク220内に示された段階における「フィルタサポート」
Ｗおよび低域フィルタとそれぞれ同一である必要はない
が、本発明の方法の実施例においては、これらは全て同
一である。その結果、 となり、hkl＝1/Nの場合は となる。
た画素群、すなわち「フィルタサポート」Ｖが前記アレ
イから選択される（第２図のブロック230）。次に、
「フィルタサポート」Ｖ内の画素値の一般化された統計
的分散が得られる（第２図のブロック240）。本発明の
特定の実施例においては、一般化された統計的分散ｖ
（i,j）は、「フィルタサポート」群Ｖを低域フィルタ
することにより発生せしめられる。この段階における
「フィルタサポート」Ｖおよび低域フィルタは、ブロッ
ク220内に示された段階における「フィルタサポート」
Ｗおよび低域フィルタとそれぞれ同一である必要はない
が、本発明の方法の実施例においては、これらは全て同
一である。その結果、 となり、hkl＝1/Nの場合は となる。
Ｎが２の累乗である場合は、ｚ（i,j）およびｖ（i,
j）を加算−シフト演算により発生させうるので有利で
ある。これが有利である理由は、本発明が加算より乗算
に長時間を要するプロセッサによつて装置化された時、
ｚ（i,j）およびｖ（i,j）がその場合に速やかに決定さ
れうるからである。
j）を加算−シフト演算により発生させうるので有利で
ある。これが有利である理由は、本発明が加算より乗算
に長時間を要するプロセッサによつて装置化された時、
ｚ（i,j）およびｖ（i,j）がその場合に速やかに決定さ
れうるからである。
次に、増強されるべき画素値の高周波成分が次のよう
にして決定される（第２図のブロック250）。
にして決定される（第２図のブロック250）。
ｘ（i,j）−ｚ（i,j） 次に、増強されるべき画素値の周囲の画素値の一般化
された統計的分散ｖ（i,j）と、装置の画像雑音電力の
推定値とを用いて、０から１まで変化する適応増幅率ｓ
が決定される（第２図のブロック260）。
された統計的分散ｖ（i,j）と、装置の画像雑音電力の
推定値とを用いて、０から１まで変化する適応増幅率ｓ
が決定される（第２図のブロック260）。
次に、増強されるべき画素値の高周波成分が、所定の
鮮鋭化定数ｃおよび適応増幅率ｓを用いて、次のように
鮮鋭化される（第２図のブロック270）。
鮮鋭化定数ｃおよび適応増幅率ｓを用いて、次のように
鮮鋭化される（第２図のブロック270）。
ｃ＊ｓ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］ 次に、増強されるべき入力画素値を、増強されるべき
画素値の鮮鋭化された高周波成分に加算して、増強され
た出力画素値ｙ（i,j）が次のように決定される（第２
図のブロック280）。
画素値の鮮鋭化された高周波成分に加算して、増強され
た出力画素値ｙ（i,j）が次のように決定される（第２
図のブロック280）。
ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ＊ｓ［ｘ（i,j） −ｚ（i,j）］ 最後に、実質的に全ての画素値が増強されるまで、次
に増強されるべき画素値を選択して第２図のブロック21
0に示された段階へ復帰する（第２図のブロック290）。
に増強されるべき画素値を選択して第２図のブロック21
0に示された段階へ復帰する（第２図のブロック290）。
本技術分野において通常の知識を有する者にとって明
らかなように、本発明は画像全体の鮮鋭化に限定される
ものではなく、画像の一部の鮮鋭化にも適用されうる。
その場合には、第２図のブロック290に示された次の画
素を選択する段階は、適宜変更される。
らかなように、本発明は画像全体の鮮鋭化に限定される
ものではなく、画像の一部の鮮鋭化にも適用されうる。
その場合には、第２図のブロック290に示された次の画
素を選択する段階は、適宜変更される。
第４図には、本発明の実施に際して用いられる適応増
幅率ｓの実施例400−430が、グラフ形式で示されてい
る。例えば、曲線400における適応増幅率ｓは連続適応
法に対応し、曲線410における適応増幅率ｓは２進適応
法に対応し、曲線420における適応増幅率ｓは３進適応
法に対応し、曲線430における適応増幅率ｓはＭ進適応
法に対応する。特に、本発明の方法の１実施例において
は、曲線400における適応増幅率ｓは、 ｓ＝１−e2/max［ｖ（i,j）,e2］ により与えられる。ただし、ここでe2は、雑音分散と呼
ばれる入力画像内の雑音電力の推定値であり、ｖ（i,
j）は、増強されるべき画素値、すなわち点（i,j）を取
巻く選択された画素値群の一般化された統計的分散であ
る。
幅率ｓの実施例400−430が、グラフ形式で示されてい
る。例えば、曲線400における適応増幅率ｓは連続適応
法に対応し、曲線410における適応増幅率ｓは２進適応
法に対応し、曲線420における適応増幅率ｓは３進適応
法に対応し、曲線430における適応増幅率ｓはＭ進適応
法に対応する。特に、本発明の方法の１実施例において
は、曲線400における適応増幅率ｓは、 ｓ＝１−e2/max［ｖ（i,j）,e2］ により与えられる。ただし、ここでe2は、雑音分散と呼
ばれる入力画像内の雑音電力の推定値であり、ｖ（i,
j）は、増強されるべき画素値、すなわち点（i,j）を取
巻く選択された画素値群の一般化された統計的分散であ
る。
第５図は、第１図に示された装置10の適応率発生器10
0の実施例の概略ブロック図であり、これは第４図の連
続適応曲線400によって示される適応増幅率ｓを発生す
る。第１図の加算器90の出力は点（i,j）における画素
値の分散、すなわちｖ（i,j）を表わし、所定の雑音電
力推定値e2と共に判定器500へ入力として供給される。e
2は画像装置によって発生せしめられた画像内の雑音の
測度である。判定器500は、ｖ（i,j）およびe2のいずれ
が大であるかを判定し、大である値をインバータ510へ
入力として供給し、大である値の逆数を形成せしめる。
インバータ510の出力は、e2と共に乗算器520へ入力とし
て供給される。乗算器520の出力は、加算器530の減算入
力へ供給され、加算器530の加算入力には「１」が入力
として供給される。最後に、加算器530から適応増幅率
ｓが出力される。
0の実施例の概略ブロック図であり、これは第４図の連
続適応曲線400によって示される適応増幅率ｓを発生す
る。第１図の加算器90の出力は点（i,j）における画素
値の分散、すなわちｖ（i,j）を表わし、所定の雑音電
力推定値e2と共に判定器500へ入力として供給される。e
2は画像装置によって発生せしめられた画像内の雑音の
測度である。判定器500は、ｖ（i,j）およびe2のいずれ
が大であるかを判定し、大である値をインバータ510へ
入力として供給し、大である値の逆数を形成せしめる。
インバータ510の出力は、e2と共に乗算器520へ入力とし
て供給される。乗算器520の出力は、加算器530の減算入
力へ供給され、加算器530の加算入力には「１」が入力
として供給される。最後に、加算器530から適応増幅率
ｓが出力される。
次の方程式、 ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ＊ｓ［ｘ（i,j） −ｚ（i,j）］ から容易にわかるように、鮮鋭化定数ｃは出力画像にお
ける鮮鋭化の度合を制御する。例えば、ｃ＝０の場合は
鮮鋭化は行なわれず、ｃの値が増大するほど画像の端縁
および細部は鮮鋭化される。しかし、もしｃの値が大き
くなり過ぎると、端縁付近におけるオーバシュートおよ
びアンダシュートが大きくなり過ぎてこれらが見えるよ
うになる。我々は、ｃの望ましい範囲を０＜ｃ＜2.0と
決定したが、鮮鋭度増強のためのｃの最適値は、特定の
画像により、また特定の画像装置により変化する。
ける鮮鋭化の度合を制御する。例えば、ｃ＝０の場合は
鮮鋭化は行なわれず、ｃの値が増大するほど画像の端縁
および細部は鮮鋭化される。しかし、もしｃの値が大き
くなり過ぎると、端縁付近におけるオーバシュートおよ
びアンダシュートが大きくなり過ぎてこれらが見えるよ
うになる。我々は、ｃの望ましい範囲を０＜ｃ＜2.0と
決定したが、鮮鋭度増強のためのｃの最適値は、特定の
画像により、また特定の画像装置により変化する。
連続適応法においては、増強された画素値ｙ（i,j）
は、入力画素値の高周波成分であるｘ（i,j）−ｚ（i,
j）と適応増幅率ｓと鮮鋭化定数ｃとの積と、入力画素
値との和からなる。局部分散ｖ（i,j）が雑音分散e2よ
り極めて大きいとき、すなわちｖ（i,j）≫e2のとき
は、積ｃ＊ｓはｃになり、出力ｙ（i,j）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］ によって与えられる。これは非鮮鋭マスキングと呼ばれ
る従来の鮮鋭化法である。
は、入力画素値の高周波成分であるｘ（i,j）−ｚ（i,
j）と適応増幅率ｓと鮮鋭化定数ｃとの積と、入力画素
値との和からなる。局部分散ｖ（i,j）が雑音分散e2よ
り極めて大きいとき、すなわちｖ（i,j）≫e2のとき
は、積ｃ＊ｓはｃになり、出力ｙ（i,j）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］ によって与えられる。これは非鮮鋭マスキングと呼ばれ
る従来の鮮鋭化法である。
一方、ｖ（i,j）がe2に近いか、またはe2より小さい
画素値に対しては、出力ｙ（i,j）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） によって与えられる。すなわち、画素値は出力において
も不変である。
画素値に対しては、出力ｙ（i,j）は ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） によって与えられる。すなわち、画素値は出力において
も不変である。
こうして、連続適応法においては、端縁にフィルタリ
ング点が属し、その存在がｖ（i,j）の値を大きくする
時のみ鮮鋭化が起こる。従って、要するに、雑音分散e2
が、何が鮮鋭化され何が鮮鋭化されないかを制御するこ
とになる。雑音分散は通常定数で、与えられた画像装置
においては不変であるため、それは、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により、典
型的な入力画像の単調な領域の検査から決定されうる。
例えば、一様な光を画像装置に当て、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により雑音
分散を決定しうる。
ング点が属し、その存在がｖ（i,j）の値を大きくする
時のみ鮮鋭化が起こる。従って、要するに、雑音分散e2
が、何が鮮鋭化され何が鮮鋭化されないかを制御するこ
とになる。雑音分散は通常定数で、与えられた画像装置
においては不変であるため、それは、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により、典
型的な入力画像の単調な領域の検査から決定されうる。
例えば、一様な光を画像装置に当て、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により雑音
分散を決定しうる。
雑音分散e2の決定の精度は、本発明の実施例の性能に
とって重要ではない。すなわち、本発明は強力で信頼性
の高い方法を提供する。そのわけは、端縁付近において
はｖ（i,j）は通常e2より極めて大きいからである。そ
の結果、実際の雑音分散と極めて大きく異なるe2の推定
値が使用されても、入力画像の細部が失われることはな
い。
とって重要ではない。すなわち、本発明は強力で信頼性
の高い方法を提供する。そのわけは、端縁付近において
はｖ（i,j）は通常e2より極めて大きいからである。そ
の結果、実際の雑音分散と極めて大きく異なるe2の推定
値が使用されても、入力画像の細部が失われることはな
い。
第６図は、第４図の２進適応曲線410により示される
適応増幅率ｓを発生する、第１図に示された装置10の適
応率発生器100の実施例の概略ブロック図である。本発
明のこの実施例は、入力画像内の雑音がひどくない場
合、すなわち端縁付近において得られたｖ（i,j）が常
に単調領域上における雑音分散より極めて大きい場合に
有用である。このような場合には、連続適応法による前
述の適応増幅率を得るために必要な計算量は、「ハード
リミティング」適応法とも呼ばれる２進適応法を用いる
ことによって軽減されうる。この方法においては、連続
適応法によって得られる鮮鋭化と非鮮鋭化との間の滑ら
かな移行の代わりに、その急激な移行が得られる。詳述
すると、「ハードリミティング」適応法においては、 ｖ（i,j）＞ne2ならばｓ＝１ ｖ（i,j）ne2ならばｓ＝０ である。ただし、ここでｎは、閾値としての雑音分散の
倍数を定める。この実施例においては、出力は、 ｖ（i,j）＞ne2 ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］ ｖ（i,j）ne2 ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） によって与えられる。
適応増幅率ｓを発生する、第１図に示された装置10の適
応率発生器100の実施例の概略ブロック図である。本発
明のこの実施例は、入力画像内の雑音がひどくない場
合、すなわち端縁付近において得られたｖ（i,j）が常
に単調領域上における雑音分散より極めて大きい場合に
有用である。このような場合には、連続適応法による前
述の適応増幅率を得るために必要な計算量は、「ハード
リミティング」適応法とも呼ばれる２進適応法を用いる
ことによって軽減されうる。この方法においては、連続
適応法によって得られる鮮鋭化と非鮮鋭化との間の滑ら
かな移行の代わりに、その急激な移行が得られる。詳述
すると、「ハードリミティング」適応法においては、 ｖ（i,j）＞ne2ならばｓ＝１ ｖ（i,j）ne2ならばｓ＝０ である。ただし、ここでｎは、閾値としての雑音分散の
倍数を定める。この実施例においては、出力は、 ｖ（i,j）＞ne2 ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j）＋ｃ［ｘ（i,j）−ｚ（i,j）］ ｖ（i,j）ne2 ならば ｙ（i,j）＝ｘ（i,j） によって与えられる。
第６図において、第１図の加算器90からの出力、すな
わちｖ（i,j）は、所定の雑音電力推定値e2と共に判定
器600へ入力として供給される。判定器600はｖおよびne
2のいずれが大であるかわ判を定するが、ここでｎは所
定数である。判定器600の出力は適応増幅率ｓであり、
もしｖがne2より大ならばｓ＝１となり、その他の場合
はｓ＝０となる。
わちｖ（i,j）は、所定の雑音電力推定値e2と共に判定
器600へ入力として供給される。判定器600はｖおよびne
2のいずれが大であるかわ判を定するが、ここでｎは所
定数である。判定器600の出力は適応増幅率ｓであり、
もしｖがne2より大ならばｓ＝１となり、その他の場合
はｓ＝０となる。
本発明のもう１つの実施例が、第６図に示された実施
例の原理に基づいて構成されうるが、この実施例におい
ては判定器600の出力が「オン」または「オフ」の信号
であり、この信号が第１図の乗算器110に代わるスイッ
チへ入力として供給される。この、もう１つの実施例に
おいては、スイッチが「オン」になった時は画素値がそ
の高周波成分によって鮮鋭化され、スイッチが「オフ」
になった時はそうならない。さらに、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって明らかなように、第４
図の曲線420および430により示された３進およびＭ進適
応は、例えば第５図の判定器500の適切な変更により実
現されうる。
例の原理に基づいて構成されうるが、この実施例におい
ては判定器600の出力が「オン」または「オフ」の信号
であり、この信号が第１図の乗算器110に代わるスイッ
チへ入力として供給される。この、もう１つの実施例に
おいては、スイッチが「オン」になった時は画素値がそ
の高周波成分によって鮮鋭化され、スイッチが「オフ」
になった時はそうならない。さらに、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって明らかなように、第４
図の曲線420および430により示された３進およびＭ進適
応は、例えば第５図の判定器500の適切な変更により実
現されうる。
本発明のその他の実施例においては、複雑な適応増幅
率を決定するためにルックアップテーブルが使用され
る。
率を決定するためにルックアップテーブルが使用され
る。
本発明の実施例は、カラー画像の鮮鋭化に用いられう
る。例えば、カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第
１実施例は、カラー画像を、本技術分野において通常の
知識を有する者にとって公知の方法により、例えば３原
色に分解する手順を含む。その後の諸手順においては、
前述の本発明の実施例が適用され、それぞれの原色画像
が別個に鮮鋭化される。最後に、鮮鋭化された原色画像
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、組合わされて鮮鋭化された出力画像
を形成する。
る。例えば、カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第
１実施例は、カラー画像を、本技術分野において通常の
知識を有する者にとって公知の方法により、例えば３原
色に分解する手順を含む。その後の諸手順においては、
前述の本発明の実施例が適用され、それぞれの原色画像
が別個に鮮鋭化される。最後に、鮮鋭化された原色画像
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、組合わされて鮮鋭化された出力画像
を形成する。
カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第２実施例
は、カラー画像を輝度成分を含むカラー座標に変換する
手順を含む。例えば、入力カラー画像アレイの輝度画素
値ｘ（i,j）は、次のようにして発生せしめられる。
は、カラー画像を輝度成分を含むカラー座標に変換する
手順を含む。例えば、入力カラー画像アレイの輝度画素
値ｘ（i,j）は、次のようにして発生せしめられる。
ｘ（i,j）＝0.299R（i,j）＋0.597G（i,j） ＋0.114B（i,j） ただし、Ｒ（i,j）、Ｇ（i,j）、およびＢ（i,j）は、
それぞれ赤、緑、および青の原色である。その後の諸手
順においては、前述の本発明の実施例が適用され、輝度
画素値が鮮鋭化される。次に、鮮鋭化された輝度画素値
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、最初のカラー座標内へ変換し返され
る。最後に、鮮鋭化されたカラー座標画像は、本技術分
野において通常の知識を有する者にとって公知の方法に
より、組合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成
する。輝度のみが鮮鋭化される第２実施例においては、
画像を鮮鋭化するのに要する演算回数が、第１実施例に
おいて要する演算回路の約1/3に減少せしめられるとい
う利点がある。
それぞれ赤、緑、および青の原色である。その後の諸手
順においては、前述の本発明の実施例が適用され、輝度
画素値が鮮鋭化される。次に、鮮鋭化された輝度画素値
は、本技術分野において通常の知識を有する者にとって
公知の方法により、最初のカラー座標内へ変換し返され
る。最後に、鮮鋭化されたカラー座標画像は、本技術分
野において通常の知識を有する者にとって公知の方法に
より、組合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成
する。輝度のみが鮮鋭化される第２実施例においては、
画像を鮮鋭化するのに要する演算回数が、第１実施例に
おいて要する演算回路の約1/3に減少せしめられるとい
う利点がある。
カラー画像を鮮鋭化するための本発明の第３実施例
は、上述の第２実施例において行なわれたように、カラ
ー画像を輝度成分を含むカラ−座標に変換する手順を含
む。その後の諸手順においては、前述の本発明の実施例
が適用され、輝度画素値が鮮鋭化される。最後に、それ
ぞれの原色信号は、 ｆ＝max［ｙ（i,j）,0］/max［ｘ（i,j）,l］ によって与えられる出力および入力輝度信号間の比によ
り大きさを調整される。ここに「max」関数が用いられ
ているために、画素値の正の値が保証される。この結
果、鮮鋭化された原色は次のように決定される。
は、上述の第２実施例において行なわれたように、カラ
ー画像を輝度成分を含むカラ−座標に変換する手順を含
む。その後の諸手順においては、前述の本発明の実施例
が適用され、輝度画素値が鮮鋭化される。最後に、それ
ぞれの原色信号は、 ｆ＝max［ｙ（i,j）,0］/max［ｘ（i,j）,l］ によって与えられる出力および入力輝度信号間の比によ
り大きさを調整される。ここに「max」関数が用いられ
ているために、画素値の正の値が保証される。この結
果、鮮鋭化された原色は次のように決定される。
Ｒ′（i,j）＝ｆ＊Ｒ（i,j） Ｇ′（i,j）＝ｆ＊Ｇ（i,j） Ｂ′（i,j）＝ｆ＊Ｂ（i,j） 最後に、鮮鋭化された原色画像は、本技術分野におい
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により、組
合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成する。こ
の実施例においては、入力画像の色飽和度が出力画像に
おいても保存されるので、有利である。
て通常の知識を有する者にとって公知の方法により、組
合わされて鮮鋭化された出力カラー画像を形成する。こ
の実施例においては、入力画像の色飽和度が出力画像に
おいても保存されるので、有利である。
本発明の以上に開示された実施例に対し、追加、削
減、削除、およびその他の改変を施した、本発明の他の
実施例は、本技術分野に精通した者にとっては明らかな
はずであり、それらは特許請求の範囲内に含まれる。例
えば、本技術分野において通常の知識を有する者にとっ
て明らかなように、本発明の実施例は、適応鮮鋭化のた
めに単一の雑音推定値e2を使用するように限定されるも
のではない。さらに、カラー画像の鮮鋭化は、赤、緑、
および青を原色として使用するように限定されるもので
はなく、また前述の輝度関数を用いるように限定される
ものでもない。
減、削除、およびその他の改変を施した、本発明の他の
実施例は、本技術分野に精通した者にとっては明らかな
はずであり、それらは特許請求の範囲内に含まれる。例
えば、本技術分野において通常の知識を有する者にとっ
て明らかなように、本発明の実施例は、適応鮮鋭化のた
めに単一の雑音推定値e2を使用するように限定されるも
のではない。さらに、カラー画像の鮮鋭化は、赤、緑、
および青を原色として使用するように限定されるもので
はなく、また前述の輝度関数を用いるように限定される
ものでもない。
第１図は、画像データを処理し増強するための本発明の
方法を実施する装置の概略ブロック図、第２図は、本発
明の方法の諸手順を示す流れ図、第３図は、本発明の実
施に際し用いられる「フィルタサポート」のさまざまな
実施例における感光画素のアレイ領域の一部の平面図、
第４図は、本発明の実施に際し用いられる適応増幅率の
さまざまな実施例のグラフを示す図、第５図は、連続適
応法の適応増幅率ｓを発生する、第１図に示された装置
10の適応率発生器100の実施例の概略ブロツク図、第６
図は、２進適応法の適応増幅率ｓを発生する、第１図に
示された装置10の適応率発生器100の実施例の概略ブロ
ック図である。 符号の説明 ５……画素値アレイ 15……セレクタ 20,50,90……加算器 30,70……低域フィルタ 40,80……平方器 60,110……乗算器 100……適応率発生器 500,600……判定器 510……インバータ 520……乗算器 530……加算器。
方法を実施する装置の概略ブロック図、第２図は、本発
明の方法の諸手順を示す流れ図、第３図は、本発明の実
施に際し用いられる「フィルタサポート」のさまざまな
実施例における感光画素のアレイ領域の一部の平面図、
第４図は、本発明の実施に際し用いられる適応増幅率の
さまざまな実施例のグラフを示す図、第５図は、連続適
応法の適応増幅率ｓを発生する、第１図に示された装置
10の適応率発生器100の実施例の概略ブロツク図、第６
図は、２進適応法の適応増幅率ｓを発生する、第１図に
示された装置10の適応率発生器100の実施例の概略ブロ
ック図である。 符号の説明 ５……画素値アレイ 15……セレクタ 20,50,90……加算器 30,70……低域フィルタ 40,80……平方器 60,110……乗算器 100……適応率発生器 500,600……判定器 510……インバータ 520……乗算器 530……加算器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−245072（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206472（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】２次元アレイをなす画素値により定められ
る画像データの増強方法であって、 増強されるべき画素値を画素値アレイから選択する段階
と、 前記増強されるべき画素値を取巻く選択された画素値群
を前記画素値アレイからサンプリングする段階と、 前記増強されるべき画素値を取巻く前記選択された画素
値群における「ぼやけ画像」画素値を決定する段階と、 該「ぼやけ画像」画素値を前記増強されるべき画素値か
ら差し引くことによって、前記増強されるべき画素値の
高周波成分を決定する段階と、 前記増強されるべき画素値を取巻くもう一つの選択され
た画素値群内の画素値の分散と雑音電力の所定の推定と
所定の鮮鋭量との関数として前記高周波成分を適応的に
増幅することによって、前記増強されるべき画素値を増
強値に適応的に変えたのち、前記適応的に増幅された高
周波成分を前記増強されるべき画素値に加算する段階
と、 前記画素値アレイの少なくとも一部からの実質的に全て
の画素値が増強値に変えられるまで、前記画素値アレイ
から増強されるべき次の画素値を選択し、以上の諸段階
を適用して前記選択された次の画素値に対する増強値を
発生する段階と、 を含む、画像データの増強方法。 - 【請求項２】２次元アレイをなす画素値により定められ
るカラー画像データの増強方法であって、 該カラー画像データを所定数の選択された色座標２次元
画素値アレイに分解する段階と、 該所定数の選択された色座標２次元画素値アレイのそれ
ぞれに対して、 増強されるべき画素値を画素値アレイから選択する段階
と、 前記増強されるべき画素値を取巻く選択された画素値群
を前記画素値アレイからサンプリングする段階と、 前記増強されるべき画素値を取巻く前記選択された画素
値群における「ぼやけ画像」画素値を決定する段階と、 該「ぼやけ画像」画素値を前記増強されるべき画素値か
ら差し引くことによって、前記増強されるべき画素値の
高周波成分を決定する段階と、 前記増強されるべき画素値を取巻くもう一つの選択され
た画素値群内の画素値の分散と雑音電力の所定の推定と
所定の鮮鋭量との関数として前記高周波成分を適応的に
増幅することによって、前記増強されるべき画素値を増
強値に適応的に変えたのち、前記適応的に増幅された高
周波成分を前記増強されるべき画素値に加算する段階
と、 前記画素値アレイの少なくとも一部からの実質的に全て
の画素値が増強値に変えられるまで、前記画素値アレイ
から増強されるべき次の画素値を選択し、以上の諸段階
を適用して前記選択された次の画素値に対する増強値を
発生する段階と、 を行なう段階と、 前記所定数の増強された所定の色座標２次元画素値アレ
イを増強されたカラー画像データに変換する段階と、 を含む、カラー画像データの増強方法。 - 【請求項３】２次元アレイをなす画素値により定められ
るカラー画像データの増強方法であって、 該カラー画像データを２次元輝度画素値アレイに変換す
る段階と、 該２次元輝度画素値アレイに対して、 増強されるべき輝度画素値を輝度画素値アレイから選択
する段階と、 前記増強されるべき輝度画素値を取巻く選択された輝度
画素値群を前記輝度画素値アレイからサンプリングする
段階と、 前記増強されるべき輝度画素値を取巻く前記選択された
輝度画素値群における「ぼやけ画像」輝度画素値を決定
する段階と、 該「ぼやけ画像」輝度画素値を前記増強されるべき輝度
画素値から差し引くことによって、前記増強されるべき
輝度画素値の高周波成分を決定する段階と、 前記増強されるべき輝度画素値を取巻くもう一つの選択
された輝度画素値群内の輝度画素値の分散と雑音電力の
所定の推定と所定の鮮鋭量との関数として前記高周波周
波成分を適応的に増幅することによって、前記増強され
るべき輝度画素値を増強値に適応的に変えたのち、前記
適応的に増幅された高周波成分を前記増強されるべき輝
度画素値に加算する段階と、 前記輝度画素値アレイの少なくとも一部からの実質的に
全ての輝度画素値が増強値に変えられるまで、前記輝度
画素値アレイから増強されるべき次の輝度画素値を選択
し、以上の諸段階を適用して前記選択された次の輝度画
素値に対する増強値を発生する段階と、 を行なう段階と、 増強された２次元輝度画素値アレイを増強されたカラー
画像データに変換する段階と、 を含む、カラー画像データの増強方法。 - 【請求項４】２次元アレイをなす画素値により定められ
るカラー画像データの増強方法であって、 前記カラー画像データを２次元輝度画素値アレイおよび
所定数の選択された色座標２次元画素値アレイに変換す
る段階と、 該２次元輝度画素値アレイに対して、 増強されるべき輝度画素値を輝度画素値アレイから選択
する段階と、 前記増強されるべき輝度画素値を取巻く選択された輝度
画素値群を前記輝度画素値アレイからサンプリングする
段階と、 前記増強されるべき輝度画素値を取巻く前記選択された
輝度画素値群における「ぼやけ画像」輝度画素値を決定
する段階と、 該「ぼやけ画像」輝度画素値を前記増強されるべき輝度
画素値から差し引くことによって、前記増強されるべき
輝度画素値の高周波成分を決定する段階と、 前記増強されるべき輝度画素値を取巻くもう一つの選択
された輝度画素値群内の輝度画素値の分散と雑音電力の
所定の推定と所定の鮮鋭量との関数として前記高周波成
分を適応的に増幅することによって、前記増強されるべ
き輝度画素値を増強値に適応的に変えたのち、前記適応
的に増幅された高周波成分を前記増強されるべき輝度画
素値に加算する段階と、 前記輝度画素値アレイの少なくとも一部からの実質的に
全ての輝度画素値が増強値に変えられるまで、前記輝度
画素値アレイから増強されるべき次の輝度画素値を選択
し、以上の諸段階を適用して前記選択された次の輝度画
素値に対する増強値を発生する段階と、 を行なう段階と、 前記増強輝度画素値と前記輝度画素値との関数である加
重因子を前記所定数の色座標２次元画素値アレイのそれ
ぞれの画素値に乗算することによって、前記所定数の色
座標２次元画素値アレイを増強された所定の色座標２次
元画素値アレイに変換する段階と、 前記所定数の増強された所定の色座標２次元画素値アレ
イを増強されたカラー画像データに変換する段階と、 を含む、カラー画像データの増強方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/351,930 US5038388A (en) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | Method for adaptively sharpening electronic images |
| US351930 | 1989-05-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034680A JPH034680A (ja) | 1991-01-10 |
| JP3070860B2 true JP3070860B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=23383043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2123970A Expired - Lifetime JP3070860B2 (ja) | 1989-05-15 | 1990-05-14 | 画像データの増強方法およびカラー画像データの増強方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5038388A (ja) |
| EP (1) | EP0398861B1 (ja) |
| JP (1) | JP3070860B2 (ja) |
| AT (1) | ATE144636T1 (ja) |
| AU (1) | AU619971B2 (ja) |
| CA (1) | CA2013750C (ja) |
| DE (2) | DE69028946T2 (ja) |
| ES (1) | ES2020797A4 (ja) |
| GR (1) | GR900300197T1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023072643A (ja) * | 2021-11-12 | 2023-05-24 | 國立臺灣大學 | デジタル画像における背景高周波ノイズを抑制するデータ処理方法 |
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| US5294989A (en) * | 1991-09-17 | 1994-03-15 | Moore Color, Inc. | Saturable smoothing grid for image processing |
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