JP3505404B2 - Hologram pattern determination device, determination method thereof, and recording medium - Google Patents
Hologram pattern determination device, determination method thereof, and recording mediumInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラムパター
ンを決定する装置及びその方法に関し、詳しくは、三次
元あるいは二次元のディジタル画像が原画像として入力
され、二次元のディジタル二値画像として表現されるホ
ログラムパターンを決定するホログラムパターン決定装
置及びその方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for determining a hologram pattern, and more specifically, a three-dimensional or two-dimensional digital image is input as an original image and expressed as a two-dimensional digital binary image. The present invention relates to a hologram pattern determining apparatus and method for determining a hologram pattern to be recorded.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、三次元あるいは二次元のディジタ
ル画像を物体光とし、参照光との干渉縞模様（ホログラ
ムパターン）を多値画像として算出し、算出した多値画
像としてのホログラムパターン（多値ホログラムパター
ン）を二値画像にする方法がいくつか発明されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a three-dimensional or two-dimensional digital image is used as object light, an interference fringe pattern (hologram pattern) with reference light is calculated as a multivalued image, and a hologram pattern (multivalued image) as the calculated multivalued image is obtained. Several methods have been invented for converting a value hologram pattern) into a binary image.
【０００３】計算機を用いてホログラムを製作する場
合、まず計算機上で製作したホログラムパターンを多値
で表現し、この多値ホログラムパターンをディスプレイ
等に映し、これを写真撮影してフィルム上に縮小する、
といった方法がある。しかしこの方法は、ホログラムの
写真を撮影し、その後フィルムを現像しなけばならない
ため、手順が複雑で時間がかかる。もし多値ホログラム
パターンを二値化して二値画像としてのホログラムパタ
ーン（二値ホログラムパターン）を得ることができれ
ば、二値ホログラムパターンに従い、プロッターを用い
てフィルム上にホログラムパターンを印刷する、等の方
法によりホログラムを製作することが可能となる。この
ように多値ホログラムパターンを二値化することができ
れば、写真撮影や現像といった手順を省略でき、製作時
間を短縮できることになる。そこで、近時、多値ホログ
ラムパターンを二値化する方法が注目されている。When a hologram is produced by using a computer, first, the hologram pattern produced by the computer is expressed in multi-value, this multi-value hologram pattern is displayed on a display or the like, and this is photographed and reduced on a film. ,
There is a method such as. However, this method is tedious and time consuming, since the hologram must be photographed and then the film developed. If the hologram pattern as a binary image (binary hologram pattern) can be obtained by binarizing the multilevel hologram pattern, the hologram pattern is printed on the film using a plotter according to the binary hologram pattern, etc. The method makes it possible to produce holograms. If the multi-valued hologram pattern can be binarized in this way, steps such as photography and development can be omitted, and the manufacturing time can be shortened. Therefore, recently, a method of binarizing a multilevel hologram pattern has received attention.
【０００４】二値化方法として、例えば単一の閾値によ
る二値化方法がある。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、
ある対象物体と、この対象物体から算出した多値ホログ
ラムパターンの一例を示す。また、図４（ａ）は図３
（ｂ）に示す多値ホログラムパターンを閾値により二値
化することにより得られた二値ホログラムパターンを示
す図であり、図４（ｂ）は、その二値ホログラムパター
ンから計算機上で再生した再生像を示す図である。As a binarization method, for example, there is a binarization method using a single threshold value. 3A and 3B respectively show
An example of a certain target object and a multilevel hologram pattern calculated from this target object is shown. In addition, FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a binary hologram pattern obtained by binarizing the multilevel hologram pattern shown in (b) with a threshold, and FIG. 4 (b) is a reproduction reproduced from the binary hologram pattern on a computer. It is a figure which shows an image.
【０００５】単一の閾値によっても、図４（ａ）、
（ｂ）に示すように、二値ホログラムパターンから計算
機上で再生した再生像を得ることができる。しかし、図
４（ｂ）に示すように、多値ホログラムパターンを単純
に単一の閾値で二値化しただけでは、そのホログラムか
らの再生像上及びその周囲に量子化誤差に伴う雑音が多
く発生する、という問題があった。Even with a single threshold, FIG.
As shown in (b), a reproduced image reproduced on a computer can be obtained from the binary hologram pattern. However, as shown in FIG. 4B, if the multi-valued hologram pattern is simply binarized with a single threshold value, a lot of noise due to a quantization error will be present on and around the reproduced image from the hologram. There was a problem that it occurred.
【０００６】このような雑音を低減するため、例えば
“Iterative quantization of digital amplitude holo
grams”, Frank Wyrowski, APPLIED OPTICS, Vol.28, N
o.18,pp.3864-3870(1989)には、繰り返し処理方法が提
案されている。In order to reduce such noise, for example, "Iterative quantization of digital amplitude holo"
grams ”, Frank Wyrowski, APPLIED OPTICS, Vol.28, N
O.18, pp.3864-3870 (1989), a repeated processing method is proposed.
【０００７】このWyrowskiの処理方法は、ホログラムパ
ターンの二値化を行う際の閾値として、２種類の可変的
な閾値、閾値１と閾値２を持たせている。最初に、閾値
１、閾値２のそれぞれの値を、多値ホログラムパターン
が取りうる値の下限値、上限値にしておく。例えば、多
値ホログラムパターンの１画素が、０から２５５までの
２５６階調を持つ８bitで表現される場合、閾値１は
０、閾値２は２５５にしておく。そして多値ホログラム
パターンに対し、閾値１以下の値を持つ画素はすべて０
に、閾値２以上の値を持つ画素はすべて２５５にして、
それ以外の画素はそのままの値を持たせるといった、ホ
ログラムパターンの量子化を行う。In this Wyrowski processing method, two kinds of variable thresholds, threshold 1 and threshold 2, are provided as thresholds for binarizing a hologram pattern. First, the threshold 1 and the threshold 2 are set to the lower limit and the upper limit of the values that the multilevel hologram pattern can take. For example, when one pixel of the multilevel hologram pattern is represented by 8 bits having 256 gradations from 0 to 255, the threshold 1 is 0 and the threshold 2 is 255. Then, for a multi-valued hologram pattern, all pixels with a value of 1 or less are 0.
Then, set all pixels that have a threshold value of 2 or more to 255,
Quantization of the hologram pattern is performed such that other pixels have the same values.
【０００８】こうして量子化されたホログラムパターン
から計算により再生像を得て、この再生像と原画像とを
比較して、両者の差分を求める。この差分が収束するま
では、再生像に対して修正を行い、修正した再生像から
再度多値ホログラムパターンを製作する。こうして製作
した多値ホログラムパターンに対し、再び２種類の閾値
を用いて、前記の量子化を行う。差分が収束した場合
は、閾値１をあるステップ分だけ増加させ、閾値２は同
じステップ分だけ減少させて、差分が収束するまで前記
の処理を行う。以上の処理を、閾値１と閾値２が同じ値
となるまで繰り返す。閾値１と閾値２との値が同じにな
ると、その時のホログラムパターンは０と２５５に二値
化されることになる。閾値１と閾値２との値が同じにな
り、且つ、差分が収束した際のホログラムパターンを、
求める二値ホログラムパターンとしている。A reproduced image is obtained from the quantized hologram pattern by calculation, and the reproduced image is compared with the original image to obtain the difference between the two. Until the difference converges, the reconstructed image is corrected, and a multilevel hologram pattern is manufactured again from the corrected reconstructed image. The above-mentioned quantization is performed again on the multi-valued hologram pattern manufactured in this way, using two kinds of threshold values. When the difference converges, the threshold value 1 is increased by a certain step, the threshold value 2 is decreased by the same step, and the above processing is performed until the difference converges. The above processing is repeated until the threshold 1 and the threshold 2 have the same value. When the threshold 1 and the threshold 2 have the same value, the hologram pattern at that time is binarized into 0 and 255. The hologram pattern when the threshold value 1 and the threshold value 2 are the same and the difference is converged,
The desired binary hologram pattern is used.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
繰り返し処理回数が多く、ホログラムパターンの二値化
に時間がかかる、という問題点があった。However, this method is
There is a problem that the number of times of repeated processing is large and it takes time to binarize the hologram pattern.
【００１０】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、ディジタル画像が原画像として入力され、二次元の
ディジタル二値画像として表現されるホログラムパター
ンを決定するホログラムパターン決定装置、その決定方
法及び記録媒体を提供することを目的とするものであ
る。The present invention has been made in view of the above problems, and a hologram pattern determining apparatus and method for determining a hologram pattern in which a digital image is input as an original image and expressed as a two-dimensional digital binary image. And a recording medium.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかるホログラムパターン決
定装置は、ディジタル画像が原画像として入力され、二
次元変換パターンとして表現される原画像二値ホログラ
ムパターンを決定する二値計算機ホログラムパターン決
定装置において、原画像から多値ホログラムパターンを
算出する原画像ホログラムパターン算出手段と、前記原
画像ホログラムパターン算出手段により算出された多値
ホログラムパターンに対する二値ホログラムパターンを
算出する原画像二値ホログラムパターン算出手段とを備
え、前記原画像二値ホログラムパターン算出手段は、前
記多値ホログラムパターンを閾値により二値化して二値
ホログラムパターンを決定する多値ホログラムパターン
二値化手段と、前記多値ホログラムパターン二値化手段
により決定された前記二値ホログラムパターンの再生像
を算出する再生像算出手段と、前記再生像算出手段によ
り再生された再生像と原画像との差分に相当する差分画
像を算出する差分画像算出手段と、前記差分画像の多値
ホログラムパターンを算出する差分画像ホログラムパタ
ーン算出手段と、前記差分画像ホログラムパターン算出
手段により算出された多値ホログラムパターンを用い
て、前記多値ホログラムパターン二値化手段により二値
化された二値ホログラムパターンを修正し、修正ホログ
ラムパターンを算出する修正ホログラムパターン算出手
段と、前記原画像と前記再生像を用いて、予め定められ
た基準に従って前記再生像の良否の判定を行う再生像良
否判定手段とを備え、前記多値ホログラムパターン二値
化手段に、初期値として前記原画像ホログラムパターン
算出手段の出力を入力し、以後、前記修正ホログラムパ
ターン算出手段の出力を入力し、前記再生像良否判定手
段の良否判定結果が良となるまで、前記修正ホログラム
パターンの算出を繰り返させ、前記良否判定結果が良と
なった時点における前記多値ホログラムパターン二値化
手段の出力を原画像二値ホログラムパターンとして出力
する切替制御手段を備える、ことを特徴とする。In order to achieve the above object, the hologram pattern determining apparatus according to the first aspect of the present invention is such that an original image in which a digital image is input as an original image and is expressed as a two-dimensional conversion pattern. In a binary computer hologram pattern determination device for determining a binary hologram pattern, an original image hologram pattern calculation means for calculating a multivalued hologram pattern from an original image, and a multivalued hologram pattern calculated by the original image hologram pattern calculation means An original image binary hologram pattern calculating means for calculating a binary hologram pattern, wherein the original image binary hologram pattern calculating means binarizes the multivalued hologram pattern with a threshold value to determine a binary hologram pattern. Value hologram pattern binarizing means, and Reproduction image calculation means for calculating a reproduction image of the binary hologram pattern determined by the value hologram pattern binarization means, and a difference image corresponding to the difference between the reproduction image reproduced by the reproduction image calculation means and the original image. A differential image calculation means for calculating a multi-valued hologram pattern of the difference image, a differential image hologram pattern calculation means for calculating a multi-valued hologram pattern of the difference image, and a multi-valued hologram pattern calculated by the difference image hologram pattern calculation means. Using the corrected hologram pattern calculation means for correcting the binary hologram pattern binarized by the hologram pattern binarization means and calculating the corrected hologram pattern, and the original image and the reproduced image, according to a predetermined standard. A multi-valued holographic image recording device, comprising: a reproduced image quality determining unit that determines quality of the reproduced image. To the pattern binarizing means, the output of the original image hologram pattern calculating means is input as an initial value, and then the output of the corrected hologram pattern calculating means is input, and the pass / fail judgment result of the reproduced image pass / fail determination means is good. Until then, it comprises a switching control means for repeating the calculation of the corrected hologram pattern and outputting the output of the multi-valued hologram pattern binarizing means at the time when the quality judgment result is good as the original image binary hologram pattern. , Is characterized.
【００１２】図１は、請求項１に記載のホログラムパタ
ーン決定装置の全体構成を示すブロック図である。まず
原画像ホログラムパターン算出手段に三次元あるいは二
次元のディジタル画像が原画像として入力される。原画
像ホログラムパターン算出手段は、フーリエ変換ホログ
ラフィーの理論に基づいてフーリエ変換を行う、あるい
はフレネル変換ホログラフィーの理論に従ってフレネル
変換を行うなどの方法により、入力された原画像と参照
光との干渉縞模様（ホログラムパターン）を算出する。
こうして算出されたホログラムパターンを多値画像とし
て表現することで、多値ホログラムパターンを製作す
る。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the hologram pattern determining apparatus according to the first aspect. First, a three-dimensional or two-dimensional digital image is input as an original image to the original image hologram pattern calculation means. The original image hologram pattern calculation means performs Fourier transform based on the theory of Fourier transform holography, or Fresnel transform according to the theory of Fresnel transform holography. (Hologram pattern) is calculated.
By expressing the hologram pattern thus calculated as a multivalued image, a multivalued hologram pattern is manufactured.
【００１３】次に、多値ホログラムパターン二値化手段
は、前記原画像ホログラムパターン算出手段により算出
された多値ホログラムパターンを二値化し、二値ホログ
ラムパターンを算出する。二値化の手法としては、たと
えば単一の閾値による二値化方法がある。Next, the multi-valued hologram pattern binarizing means binarizes the multi-valued hologram pattern calculated by the original image hologram pattern calculating means to calculate a binary hologram pattern. An example of the binarization method is a binarization method using a single threshold value.
【００１４】再生像算出手段は、こうして得られた二値
ホログラムパターンの再生像を算出する。再生像の算出
には、前記原画像ホログラムパターン算出手段で行った
ホログラムパターンの算出方法に対応した再生方法が用
いられる。即ち、例えば、フーリエ変換でホログラムパ
ターンを算出していたならば、逆フーリエ変換を行うこ
とになり、フレネル変換で算出していたならば、逆フレ
ネル変換を行うことになる。The reproduced image calculating means calculates the reproduced image of the binary hologram pattern thus obtained. A reproduction method corresponding to the hologram pattern calculation method performed by the original image hologram pattern calculation means is used to calculate the reproduction image. That is, for example, if the hologram pattern is calculated by Fourier transform, inverse Fourier transform is performed, and if it is calculated by Fresnel transform, inverse Fresnel transform is performed.
【００１５】再生像良否判定手段では、前記再生像と前
記原画像から、前記再生像の画質の良否（高低）を判定
する。例えば再生像と原画像との平均二乗誤差（MSE）
や、前記原画像を信号、前記再生像を雑音の含まれた信
号としたときの、信号対雑音比（SN比）等を計算し、こ
れらMSEやSN比の値が、前回の計算結果と比較して変化
が少なくなった場合は、良と判定される。良の判定がな
された場合、この時点での二値ホログラムパターンが、
最終的な二値ホログラムパターンとして決定され、以下
の処理は行われない。The reproduced image quality determining means determines quality (high or low) of the image quality of the reproduced image from the reproduced image and the original image. For example, the mean square error (MSE) between the reproduced image and the original image
Alternatively, when the original image is a signal and the reproduced image is a signal containing noise, the signal-to-noise ratio (SN ratio) and the like are calculated, and these MSE and SN ratio values are the same as the previous calculation results. If the change is small in comparison, it is determined to be good. If it is judged as good, the binary hologram pattern at this point is
It is determined as the final binary hologram pattern, and the following processing is not performed.
【００１６】否の判定がなされた場合は、引き続き以下
の処理を行う。まず、差分画像算出手段は、前記再生像
と前記原画像との差分を求め、差分画像として出力す
る。この差分画像は、多値ホログラムパターンを二値化
する際の量子化誤差に起因する、再生像の雑音を表す。If the determination is negative, the following processing is continuously performed. First, the difference image calculation means obtains a difference between the reproduced image and the original image, and outputs the difference as a difference image. This difference image represents the noise of the reproduced image due to the quantization error when binarizing the multilevel hologram pattern.
【００１７】差分画像ホログラムパターン算出手段は、
差分画像算出手段が求めた差分画像から該差分画像の多
値ホログラムパターンを算出する。該差分画像の多値ホ
ログラムパターンの算出には、前記原画像ホログラムパ
ターン算出手段が行った原画像の多値ホログラムパター
ンの算出の方法と同様の方法が用いられる。The difference image hologram pattern calculating means is
A multi-value hologram pattern of the difference image is calculated from the difference image obtained by the difference image calculating means. For the calculation of the multivalued hologram pattern of the difference image, the same method as the method of calculating the multivalued hologram pattern of the original image performed by the original image hologram pattern calculation means is used.
【００１８】修正ホログラムパターン算出手段は、前記
差分画像の多値ホログラムパターンに、ある重み（通
常、絶対値が１以下）を付して、前記多値ホログラムパ
ターン二値化手段により算出された二値ホログラムパタ
ーンとの差を求めることにより、前記ホログラムパター
ンを修正する。この修正により、二値ホログラムパター
ンから、二値化による量子化誤差に起因する再生像の雑
音を、効率良く削減する。こうして得られたホログラム
が新たなホログラムパターンとして、切替制御手段によ
り前記多値ホログラムパターン二値化手段に入力され
る。その後、前記多値ホログラムパターン二値化手段以
降の処理が繰り返される。そのため前記多値ホログラム
パターン二値化手段には、初期値としては前記原画像ホ
ログラムパターン算出手段の出力が入力され、以後は、
前記修正ホログラムパターン算出手段の出力が入力され
ることになる。原画像二値ホログラムパターン算出手段
は、この前記多値ホログラムパターン二値化手段以降の
処理を行う。The corrected hologram pattern calculation means applies a certain weight (usually, an absolute value is 1 or less) to the multivalued hologram pattern of the difference image, and the binary value calculated by the multivalued hologram pattern binarization means. The hologram pattern is corrected by obtaining the difference from the value hologram pattern. By this modification, the noise of the reproduced image caused by the quantization error due to the binarization is efficiently reduced from the binary hologram pattern. The hologram thus obtained is input as a new hologram pattern to the multi-value hologram pattern binarization means by the switching control means. After that, the processes after the multilevel hologram pattern binarizing means are repeated. Therefore, the output of the original image hologram pattern calculation means is input to the multi-value hologram pattern binarization means as an initial value, and thereafter,
The output of the corrected hologram pattern calculation means is input. The original image binary hologram pattern calculating means performs the processing after the multivalue hologram pattern binarizing means.
【００１９】以上の処理により、ホログラムパターンの
二値化による量子化誤差に起因する、再生像の雑音を、
ホログラムパターンにおいて修正することになり、効率
的な雑音低減が実現できる。By the above processing, the noise of the reproduced image caused by the quantization error due to the binarization of the hologram pattern,
Correction will be made in the hologram pattern, and efficient noise reduction can be realized.
【００２０】前記再生像良否判定手段は、単一の前記原
画像に対して繰り返し算出される前記再生像と前記原画
像との誤差が所定回数変化しなかった場合と、前記誤差
が所定回数連続して大きくなった場合と、前記再生画像
が前記所定回数とは異なる所定回数算出された場合と、
の少なくともいずれか１つの場合に該当した場合、良の
判定を出力することが望ましい。The reproduced image quality determining means determines whether the error between the reproduced image and the original image, which is repeatedly calculated for a single original image, does not change a predetermined number of times, and the error continues for a predetermined number of times. And when the reproduced image is calculated a predetermined number of times different from the predetermined number of times,
When at least one of the above cases is met, it is desirable to output a good judgment.
【００２１】前記再生像良否判定手段は、単一の前記原
画像に対して繰り返し算出される前記再生像と前記原画
像との平均２乗誤差が所定回数変化しなかった場合と、
前記平均２乗誤差が所定回数連続して大きくなった場合
と、前記再生像が前記所定回数とは異なる所定回数算出
された場合と、の少なくともいずれか１つの場合に該当
した場合、良の判定を出力することが望ましい。The reproduced image quality determining means determines that the mean square error between the reproduced image and the original image repeatedly calculated for a single original image has not changed a predetermined number of times.
If at least one of the case where the mean square error continuously increases a predetermined number of times and the reproduced image is calculated a predetermined number of times different from the predetermined number of times, it is determined as good. Should be output.
【００２２】前記原画像ホログラムパターン算出手段
は、原画像に帯域制限を付してから多値ホログラムパタ
ーンを算出することが望ましい。It is desirable that the original image hologram pattern calculating means calculates the multi-valued hologram pattern after band limiting the original image.
【００２３】この発明の第２の観点にかかるホログラム
パターン決定方法は、ディジタル画像が原画像として入
力され、二次元変換パターンとして表現される原画像二
値ホログラムパターンを決定するホログラムパターン決
定方法において、原画像から多値ホログラムパターンを
算出する原画像ホログラムパターン算出ステップと、前
記多値ホログラムパターンを二値化して二値ホログラム
パターンを決定する多値ホログラムパターン二値化ステ
ップと、前記多値ホログラムパターン二値化ステップに
より決定された前記二値ホログラムパターンの再生像を
算出する再生像算出ステップと、前記再生像算出ステッ
プにより再生された再生像と原画像との差分に相当する
差分画像を算出する差分画像算出ステップと、前記差分
画像の多値ホログラムパターンを算出する差分画像ホロ
グラムパターン算出ステップと、前記差分画像ホログラ
ムパターン算出ステップにより算出された多値ホログラ
ムパターンを用いて、前記多値ホログラムパターン二値
化ステップにより二値化された二値ホログラムパターン
を修正し、修正ホログラムパターンを算出する修正ホロ
グラムパターン算出ステップと、前記原画像と前記再生
像を用いて、予め定められた基準に従って前記再生像の
良否の判定を行う再生像良否判定ステップと、前記多値
ホログラムパターン二値化ステップに、初期値として前
記原画像ホログラムパターン算出ステップの出力を入力
し、以後、前記修正ホログラムパターン算出ステップの
出力を入力し、前記再生像良否判定ステップの良否判定
結果が良となるまで、前記修正ホログラムパターンの算
出を繰り返させ、前記良否判定結果が良となった時点に
おける前記多値ホログラムパターン二値化ステップの出
力を原画像二値ホログラムパターンとして出力する切替
制御ステップと、を備えることを特徴とする。A hologram pattern determining method according to a second aspect of the present invention is a hologram pattern determining method in which a digital image is input as an original image and an original image binary hologram pattern expressed as a two-dimensional conversion pattern is determined. An original image hologram pattern calculating step of calculating a multivalued hologram pattern from an original image, a multivalued hologram pattern binarizing step of binarizing the multivalued hologram pattern to determine a binary hologram pattern, and the multivalued hologram pattern A reproduction image calculation step of calculating a reproduction image of the binary hologram pattern determined in the binarization step, and a difference image corresponding to the difference between the reproduction image reproduced in the reproduction image calculation step and the original image are calculated. Difference image calculation step and multi-valued hololog of the difference image Difference image hologram pattern calculating step for calculating a frame pattern, and a binary hologram binarized by the multivalue hologram pattern binarizing step using the multivalue hologram pattern calculated by the difference image hologram pattern calculating step. A corrected hologram pattern calculation step of correcting a pattern and calculating a corrected hologram pattern, and a reproduction image quality determination step of determining quality of the reproduction image according to a predetermined standard by using the original image and the reproduction image. In the binarization step of the multilevel hologram pattern, the output of the original image hologram pattern calculation step is input as an initial value, and thereafter, the output of the corrected hologram pattern calculation step is input, and the quality of the reproduced image quality determination step is input. Until the judgment result is good, And a switching control step of outputting the output of the multi-valued hologram pattern binarization step at the time when the quality determination result is good as the original image binary hologram pattern by repeating the calculation of the Lamb pattern. And
【００２４】また、この発明の第３の観点にかかるコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータを、
入力画像から多値ホログラムパターンを算出する原画像
ホログラムパターン算出手段、前記原画像ホログラムパ
ターン算出手段により算出された多値ホログラムパター
ンを二値化して二値ホログラムパターンを決定する多値
ホログラムパターン二値化手段、前記多値ホログラムパ
ターン二値化手段により決定された前記二値ホログラム
パターンの再生像を算出する再生像算出手段、前記再生
像算出手段により再生された再生像と原画像との差分に
相当する差分画像を算出する差分画像算出手段、前記差
分画像の多値ホログラムパターンを算出する差分画像ホ
ログラムパターン算出手段、前記差分画像ホログラムパ
ターン算出手段により算出された多値ホログラムパター
ンを用いて、前記多値ホログラムパターン二値化手段に
より二値化された二値ホログラムパターンを修正し、修
正ホログラムパターンを算出する修正ホログラムパター
ン算出手段と、前記原画像と前記再生像を用いて、予め
定められた基準に従って前記再生像の良否の判定を行う
再生像良否判定手段、前記多値ホログラムパターン二値
化手段に、初期値として前記原画像ホログラムパターン
算出手段の出力を入力し、以後、前記修正ホログラムパ
ターン算出手段の出力を入力し、前記再生像良否判定手
段の良否判定結果が良となるまで、前記修正ホログラム
パターンの算出を繰り返させ、前記良否判定結果が良と
なった時点における前記多値ホログラムパターン二値化
手段の出力を原画像二値ホログラムパターンとして出力
する繰り返し制御手段、として機能させるプログラムを
記録したことを特徴とする。The computer-readable recording medium according to the third aspect of the present invention is a computer
Original image hologram pattern calculation means for calculating a multivalued hologram pattern from an input image, multivalued hologram pattern binary for binarizing the multivalued hologram pattern calculated by the original image hologram pattern calculation means to determine a binary hologram pattern Conversion means, reproduction image calculation means for calculating a reproduction image of the binary hologram pattern determined by the multilevel hologram pattern binarization means, and a difference between the reproduction image reproduced by the reproduction image calculation means and the original image. Using a difference image calculation means for calculating a corresponding difference image, a difference image hologram pattern calculation means for calculating a multivalued hologram pattern of the difference image, a multivalued hologram pattern calculated by the difference image hologram pattern calculation means, Multi-level hologram pattern Binarized by binarizing means Value hologram pattern correction means for correcting the value hologram pattern and calculating the corrected hologram pattern, and the quality of the reproduced image is judged according to a predetermined standard by using the original image and the reproduced image. Means, inputting the output of the original image hologram pattern calculating means as an initial value to the multi-value hologram pattern binarizing means, and thereafter inputting the output of the corrected hologram pattern calculating means, The calculation of the corrected hologram pattern is repeated until the pass / fail judgment result becomes good, and the output of the multi-value hologram pattern binarizing means at the time when the pass / fail judgment result becomes good is output as the original image binary hologram pattern. It is characterized in that a program for functioning as a repetition control means is recorded.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるホログラム
パターン決定装置の実施の形態について図面を参照しつ
つ説明する。なお、この実施の形態では、入力される画
像として二次元のディジタル画像を扱う。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a hologram pattern determining apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a two-dimensional digital image is used as the input image.
【００２６】図２は、本発明の実施の形態に係るホログ
ラムパターン決定装置の概略構成を示すブロック図であ
る。このホログラムパターン決定装置（以下、本処理装
置）は、原画像ホログラムパターン算出手段としての入
力画像フーリエ変換部１と、多値ホログラムパターン二
値化手段としてのホログラムパターン二値化部２と、再
生像算出手段としての逆フーリエ変換部３と、差分画像
算出手段としてのｅi計算部８と、再生像良否判定手段
としてのErri計算部９ならびに良／否判定部１０と、を
備える差分計算部４と、差分画像ホログラムパターン算
出手段としての差分画像フーリエ変換部５と、修正ホロ
グラムパターン算出手段としてのホログラムパターン修
正部６と、二値ホログラムパターンを出力するホログラ
ムパターン出力部７と、これらの各部の動作を繰り返さ
せる繰返制御部ＳＷを備えている。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the hologram pattern determining apparatus according to the embodiment of the present invention. This hologram pattern determination device (hereinafter referred to as the present processing device) includes an input image Fourier transform unit 1 as an original image hologram pattern calculation unit, a hologram pattern binarization unit 2 as a multilevel hologram pattern binarization unit, and a reproduction unit. A difference calculation unit 4 including an inverse Fourier transform unit 3 as an image calculation unit, an ei calculation unit 8 as a difference image calculation unit, an Erri calculation unit 9 as a reproduced image quality determination unit, and a pass / fail determination unit 10. A differential image Fourier transform unit 5 as a differential image hologram pattern calculation unit, a hologram pattern correction unit 6 as a corrected hologram pattern calculation unit, a hologram pattern output unit 7 for outputting a binary hologram pattern, and each of these units. A repeat control unit SW for repeating the operation is provided.
【００２７】次に、上記構成のホログラムパターン決定
装置の動作を説明する。Next, the operation of the hologram pattern determination device having the above configuration will be described.
【００２８】まず、入力画像フーリエ変換部１と差分計
算部４に、入力画像として二次元のデジタル画像ｆ(x,
y)が与えられる。デジタル画像ｆ(x,y)は、例えば、原
稿をスキャナで読取る、デジタルカメラを用いて撮影す
る、等の方法により求められる。ここで、ｘ、ｙは、そ
れぞれ各画像のｘ軸方向及びｙ軸方向の座標、ｆは各座
標位置での画像の輝度を示す。First, the two-dimensional digital image f (x,
y) is given. The digital image f (x, y) is obtained by, for example, a method of reading an original with a scanner, photographing with a digital camera, or the like. Here, x and y indicate the coordinates of each image in the x-axis direction and the y-axis direction, and f indicates the brightness of the image at each coordinate position.
【００２９】入力画像フーリエ変換部１は、供給された
デジタル画像ｆ(x,y)に対し、フーリエ変換ホログラフ
ィーの理論に基づいて、多値ホログラムパターンを算出
する。なお、フーリエ変換ホログラフィーにおいては、
ホログラム面における強度信号のダイナミックレンジが
非常に大きくなる傾向にある。そこで、入力画像にラン
ダムな位相φ(x,y)を付加することで、これを緩和す
る。つまり、入力画像フーリエ変換部１は、デジタル画
像ｆ(x,y)を数１に基づいて帯域制限する。The input image Fourier transform unit 1 calculates a multilevel hologram pattern for the supplied digital image f (x, y) based on the theory of Fourier transform holography. In Fourier transform holography,
The dynamic range of the intensity signal on the hologram surface tends to be very large. Therefore, this is alleviated by adding a random phase φ (x, y) to the input image. That is, the input image Fourier transform unit 1 band-limits the digital image f (x, y) based on Equation 1.
【００３０】[0030]
【数１】ｇ(x,y)＝│ｆ(x,y)│exp(jφ(x,y))## EQU1 ## g (x, y) = │f (x, y) │exp (jφ (x, y))
【００３１】さらに、入力画像フーリエ変換部１は、帯
域制限したデジタル画像ｇ(x,y)の多値ホログラムパタ
ーンを計算する。なお、ホログラムパターンの計算は、
数２に基づいて行われる。Further, the input image Fourier transform unit 1 calculates a multi-valued hologram pattern of the band-limited digital image g (x, y). The calculation of the hologram pattern is
It is performed based on the equation 2.
【００３２】[0032]
【数２】 Ｈ(u,v)＝│Ｇ(u,v)│cos(Φ(u,v)−θ(u,v))＋Ｂ[Equation 2] H (u, v) = │G (u, v) │cos (Φ (u, v) −θ (u, v)) + B
【００３３】ここで、uとvはｘ、ｙ座標値、Ｈ(u,v)は
多値ホログラムパターン（座標(u,v)の位置のホログラ
ムパターンの階調）、Ｇ(u,v)はｇ(x,y)のフーリエ変
換、Φ(u,v)、θ(u,v)はそれぞれ物体光及び参照光のホ
ログラム面における位相を表し、またＢはＨ(u,v)≧０
を満たすためのバイアス信号である。Here, u and v are x and y coordinate values, H (u, v) is a multivalued hologram pattern (the gradation of the hologram pattern at the position of coordinates (u, v)), G (u, v). Is the Fourier transform of g (x, y), Φ (u, v) and θ (u, v) are the phases of the object light and the reference light on the hologram plane, and B is H (u, v) ≧ 0.
It is a bias signal for satisfying.
【００３４】このようにして、入力画像フーリエ変換部
１は、入力された画像に対する初期の多値ホログラムパ
ターンＨ(u,v)を算出し出力する。繰返制御部ＳＷは、
出力された多値ホログラムパターンＨ(u,v)をホログラ
ムパターン二値化部２に出力する。以下、繰り返し回数
がｉ回目（ｉ≧０）の多値ホログラムパターンＨ(u,v)
という意味で、添え字ｉを付して、Ｈi(u,v)と表す。In this way, the input image Fourier transform unit 1 calculates and outputs the initial multilevel hologram pattern H (u, v) for the input image. The repeat control unit SW
The output multilevel hologram pattern H (u, v) is output to the hologram pattern binarization unit 2. Below, the multi-valued hologram pattern H (u, v) with the i-th repetition number (i ≧ 0)
In the sense, it is represented by Hi (u, v) with the subscript i.
【００３５】ホログラムパターン二値化部２は、入力画
像フーリエ変換部１から供給された多値ホログラムパタ
ーンＨi(u,v)を閾値”128”により二値化して二値ホロ
グラムパターンＨi'(u,v)を算出する。即ち、”128”以
上のＨi(u,v)を１とし、”128”未満のＨi(u,v)を０と
する。ホログラムパターン二値化部２は、算出した二値
ホログラムパターンＨi'(u,v)をホログラムパターン出
力部７と逆フーリエ変換部３に出力する。The hologram pattern binarization unit 2 binarizes the multi-valued hologram pattern Hi (u, v) supplied from the input image Fourier transform unit 1 with a threshold value "128" to obtain a binary hologram pattern Hi '(u. , v) is calculated. That is, Hi (u, v) of "128" or more is set to 1, and Hi (u, v) of less than "128" is set to 0. The hologram pattern binarization unit 2 outputs the calculated binary hologram pattern Hi ′ (u, v) to the hologram pattern output unit 7 and the inverse Fourier transform unit 3.
【００３６】逆フーリエ変換部３は、ホログラムパター
ン二値化部２から供給された二値ホログラムパターンＨ
i'(u,v)を逆フーリエ変換して再生像ｇi(x,y)を算出
し、算出した再生像ｇi(x,y)を差分計算部４に出力す
る。The inverse Fourier transform unit 3 receives the binary hologram pattern H supplied from the hologram pattern binarization unit 2.
The reproduced image gi (x, y) is calculated by performing an inverse Fourier transform on i ′ (u, v), and the calculated reproduced image gi (x, y) is output to the difference calculation unit 4.
【００３７】差分計算部４のErri計算部９は、供給され
た画像データｆ(x,y)と再生像ｇi(x,y)とを用いて、数
３で定義される平均２乗誤差Erriを算出し、算出した平
均２乗誤差Erriを良／否判定部１０に供給する。The Erri calculation unit 9 of the difference calculation unit 4 uses the supplied image data f (x, y) and the reproduced image gi (x, y) to calculate the mean square error Erri. Is calculated, and the calculated mean square error Erri is supplied to the pass / fail judgment unit 10.
【００３８】[0038]
【数３】
但し、Ｍ２は画素数、ｆ＾（＾をアッパーバーに代用す
る）はｆ(x,y)の平均値、σfはｆ(x,y)の標準偏差を表
し、ｇ ｉ＾はｇi（x,y）の平均値、σgiはｇi（x,y）の
標準偏差を表す。[Equation 3]
However, M2 is the number of pixels, and f ^ (^ is substituted for the upper bar
Is the average value of f (x, y), σfIs the standard deviation of f (x, y)
And g i ^ is the average value of gi (x, y), σgiOf gi (x, y)
Represents standard deviation.
【００３９】良／否判定部１０は、Erri計算部９により
算出された平均２乗誤差Ｅrriをもとに、再生像の画質
について良否の判定を行い、その結果をホログラムパタ
ーン出力部７へ出力する。良と判定する条件は次の条件
のいずれかに相当する場合とする。The pass / fail judgment unit 10 judges whether the image quality of the reproduced image is good or bad based on the mean square error Erri calculated by the Erri calculation unit 9, and outputs the result to the hologram pattern output unit 7. To do. The condition to be judged as good is a case corresponding to any of the following conditions.
【００４０】（１）繰り返し回数が１００回を越えた場
合（ｉ≧100となった場合）
（２）平均２乗誤差Erriの値が５回連続で変化しない場
合
（３）平均２乗誤差Erriの値が５回連続で増加した場合(1) When the number of repetitions exceeds 100 (when i ≧ 100) (2) When the value of the mean square error Erri does not change 5 times in a row (3) The mean square error Erri When the value of is increased 5 times in a row
【００４１】以上の条件のいずれかに相当した場合、良
／否判定部１０は、「良」の信号をホログラムパターン
出力部７に供給する。ホログラムパターン出力部７は、
「良」の信号が入力された場合、この時点でのＨi'(u,
v)を求める二値ホログラムパターンとして出力する。If any of the above conditions is met, the good / bad determination unit 10 supplies a “good” signal to the hologram pattern output unit 7. The hologram pattern output unit 7 is
If a "good" signal is input, Hi '(u,
v) is output as a binary hologram pattern.
【００４２】以上の条件のいずれにも相当しなかった場
合、良／否判定部１０は「否」の信号をホログラムパタ
ーン出力部７へ供給する。ホログラムパターン出力部７
は、「否」の信号に応答し、Ｈi'(u,v)を出力しない。If none of the above conditions are met, the good / fail judgment unit 10 supplies a “no” signal to the hologram pattern output unit 7. Hologram pattern output unit 7
Does not output Hi '(u, v) in response to the "no" signal.
【００４３】一方、ei計算部８は、数４に従って差分画
像ei(x,y)を求め、求めた差分画像ｅi(x,y)を差分画像
フーリエ変換部５に出力する。なお、差分画像ei(x,y)
は、原画像ｆ(x,y)とｉ番目の再生画像ｇi(x,y)との対
応する座標位置(x、y)での輝度の差を示す。On the other hand, the ei calculation unit 8 obtains the difference image ei (x, y) according to equation 4, and outputs the obtained difference image ei (x, y) to the difference image Fourier transform unit 5. Note that the difference image ei (x, y)
Indicates the difference in luminance between the original image f (x, y) and the i-th reproduced image gi (x, y) at the corresponding coordinate position (x, y).
【００４４】[0044]
【数４】ei(x,y)＝gi(x,y)−f(x,y)[Equation 4] ei (x, y) = gi (x, y) −f (x, y)
【００４５】差分画像フーリエ変換部５は、差分画像ｅ
i(x,y)を、入力画像フーリエ変換部１と同様にフーリエ
変換し、原画像ｆ(x,y)と再生像ｇi(x,y)との差分を階
調画像としてみたときのホログラムパターンを意味する
差分ホログラムパターンUiを算出する。そして、算出し
た差分ホログラムパターンＵiをホログラムパターン修
正部６に出力する。The difference image Fourier transform unit 5 calculates the difference image e
A hologram when i (x, y) is Fourier transformed in the same manner as the input image Fourier transform unit 1 and the difference between the original image f (x, y) and the reproduced image gi (x, y) is viewed as a gradation image. A difference hologram pattern Ui that means a pattern is calculated. Then, the calculated difference hologram pattern Ui is output to the hologram pattern correction unit 6.
【００４６】ホログラムパターン修正部６は、数５に従
って、差分画像フーリエ変換部５から供給された差分ホ
ログラムパターンUiを修正し、修正ホログラムパターン
Ｈi''(u,v)を製作する。The hologram pattern correction unit 6 corrects the difference hologram pattern Ui supplied from the difference image Fourier transform unit 5 according to the equation (5) to produce a corrected hologram pattern Hi ″ (u, v).
【００４７】[0047]
【数５】Ｈi''＝Ｈi'−αUi[Equation 5] Hi ″ = Hi′−αUi
【００４８】ここで、αは０より大きく１以下の一定の
重み係数である。なお、この実施の形態では、α=0.86
としている。この重みを乗ずることで、平均２乗誤差Er
riを効率よく収束させるという効果がある。Here, α is a constant weighting coefficient greater than 0 and less than or equal to 1. In this embodiment, α = 0.86
I am trying. By multiplying this weight, the mean square error Er
This has the effect of efficiently converging ri.
【００４９】繰返制御部ＳＷは、このようにして得られ
たＨi''を、多値ホログラムパターンＨi+1としてホログ
ラムパターン二値化部２に供給する。以後、供給された
多値ホログラムパターンＨi+1をＨｉとして（ｉを更新
して）、良／否判定部１０で良と判定されるまで、同様
の動作を繰り返す。The repeat control unit SW supplies the thus obtained Hi ″ to the hologram pattern binarization unit 2 as a multi-valued hologram pattern Hi + 1. After that, the supplied multi-level hologram pattern Hi + 1 is set to Hi (i is updated), and the same operation is repeated until the pass / fail determination unit 10 determines that the pass / fail is good.
【００５０】このようにして、最初は、ｉ＝０として、
原画像ｆを入力画像フーリエ変換部１で変換して得られ
た多値ホログラムパターンＨ０をホログラムパターン二
値化部２に供給する。そして、上述の逆フーリエ変換、
差分画像ｅ0の計算、差分画像ｅ0のフーリエ変換、ホロ
グラムパターンの修正を行って、修正ホログラムパター
ンＨ0”を求める。この修正ホログラムパターンＨ0”を
次の多値ホログラムパターンＨ1としてホログラムパタ
ーン二値化部２に供給して、以下同様の処理を繰り返し
て行う。そして、上述の良条件が満足された時点での二
値ホログラムパターンＨi’を、このホログラムパター
ン決定装置の出力とする。In this way, at first, i = 0, and
The multi-value hologram pattern H0 obtained by converting the original image f by the input image Fourier transform unit 1 is supplied to the hologram pattern binarization unit 2. Then, the above-mentioned inverse Fourier transform,
The difference image e0 is calculated, the Fourier transform of the difference image e0 is performed, and the hologram pattern is corrected to obtain a corrected hologram pattern H0 ″. This corrected hologram pattern H0 ″ is used as the next multivalued hologram pattern H1 in the hologram pattern binarization unit. 2 and the same process is repeated thereafter. Then, the binary hologram pattern Hi ′ at the time when the above-mentioned good condition is satisfied is used as the output of this hologram pattern determination device.
【００５１】以上の処理により実際に製作したホログラ
ムパターンと従来の手法により形成されたホログラムパ
ターンの比較例を図３〜図５を参照して説明する。ま
ず、図３（ａ）はホログラム化の対象物体の像を示す図
であり、図３（ｂ）は対象物体のホログラムパターン
（多値ホログラムパターン）である。また、図４（ａ）
は図３（ｂ）に示す多値ホログラムパターンを単一の閾
値により単純に二値化したときの二値ホログラムパター
ンを示す図である。図４（ｂ）は図４（ａ）に示す二値
ホログラムパターンの再生像を示す図である。但し、対
象物体及びホログラムパターンの画素数は、128×128(p
ixel)であり、1pixelを0から255までの256階調で表現し
ている。A comparative example of the hologram pattern actually manufactured by the above processing and the hologram pattern formed by the conventional method will be described with reference to FIGS. First, FIG. 3A is a diagram showing an image of a target object for hologram formation, and FIG. 3B is a hologram pattern (multilevel hologram pattern) of the target object. In addition, FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a binary hologram pattern when the multilevel hologram pattern shown in FIG. 3B is simply binarized with a single threshold value. FIG. 4B is a diagram showing a reproduced image of the binary hologram pattern shown in FIG. However, the number of pixels of the target object and hologram pattern is 128 × 128 (p
ixel), and 1 pixel is expressed in 256 gradations from 0 to 255.
【００５２】図４（ｂ）に示すように、ホログラムパタ
ーンを単純に二値化することによって得られる再生像に
は、雑音が多く発生している。As shown in FIG. 4B, much noise is generated in the reproduced image obtained by simply binarizing the hologram pattern.
【００５３】一方、この実施の形態で説明した処理によ
り決定された二値ホログラムパターンと、このホログラ
ムパターンを計算機上で再生した再生像を図５に表す。
図５（ａ）は二値ホログラムパターンを示す図であり、
図５（ｂ）は図５（ａ）を計算機上で再生した再生像を
示す図である。図４（ｂ）と図５（ｂ）とを比べると、
本処理方法により再生画質が向上していることが分か
る。On the other hand, FIG. 5 shows a binary hologram pattern determined by the processing described in this embodiment and a reproduced image obtained by reproducing this hologram pattern on a computer.
FIG. 5A is a diagram showing a binary hologram pattern,
FIG. 5B is a diagram showing a reproduced image obtained by reproducing FIG. 5A on a computer. Comparing FIG. 4 (b) and FIG. 5 (b),
It can be seen that the reproduced image quality is improved by this processing method.
【００５４】また、図６は、図３（ａ）の画像に対し、
前記Wyrowskiの処理方法と、本処理方法とを用いた場合
の比較結果を示す表である。この表から、本処理方法は
Wyrowskiの処理方法と比較して、同程度のErriにするた
めの繰り返し回数が減少し、処理時間が短縮されている
ことが分かる。Further, FIG. 6 shows that the image of FIG.
7 is a table showing comparison results when the Wyrowski processing method and the present processing method are used. From this table, this processing method
As compared with the Wyrowski processing method, it can be seen that the number of repetitions for making the Erri to the same degree decreases and the processing time is shortened.
【００５５】上述したように、本発明の二値計算機ホロ
グラムパターン決定装置及びその決定方法によれば、Wy
rowskiの処理方法と比較して、同程度のErriにするため
の繰り返し回数を少なくすることができ、処理時間を短
縮することができる。また、単一の閾値により二値化し
たホログラムパターンにより再生したホログラムと比較
して、雑音の少ない良質の画像を得ることができる。As described above, according to the binary computer generated hologram pattern determining apparatus and the determining method thereof according to the present invention, Wy
Compared with the processing method of rowski, the number of repetitions for achieving the same level of Erri can be reduced, and the processing time can be shortened. Further, it is possible to obtain a high-quality image with less noise as compared with a hologram reproduced by a hologram pattern binarized by a single threshold value.
【００５６】以上の説明では、ホログラムパターンを決
定するための各処理を実行するブロックを示したが、こ
れらのブロックは、例えば、ＡＳＩＣ技術等を用いて実
際の物理的構成として実現されてもよく、或いは、通常
のコンピュータや、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセ
ッサ）等を用いてソフトウエア処理の機能として実現さ
れてもよい。図２に示す機能及び構成をソフトウエア処
理で実行する場合のソフトウエアの動作の一例を図７の
フローチャートを参照しつつ説明する。In the above description, the blocks for executing the respective processes for determining the hologram pattern are shown, but these blocks may be realized as an actual physical configuration by using, for example, ASIC technology. Alternatively, it may be realized as a software processing function by using an ordinary computer, a DSP (digital signal processor), or the like. An example of the software operation when the functions and configuration shown in FIG. 2 are executed by software processing will be described with reference to the flowchart in FIG.
【００５７】まず、入力画像として二次元のデジタル画
像ｆ(x,y)を入力する。次に、繰り返し回数を示すポイ
ンタｉを０とする（ステップＳ１）。First, a two-dimensional digital image f (x, y) is input as an input image. Next, the pointer i indicating the number of repetitions is set to 0 (step S1).
【００５８】次に、デジタル画像ｆ(x,y)を数１に基づ
いて帯域制限し、帯域制限したデジタル画像ｇ(x,y)の
多値ホログラムパターンＨi(u,v)を数２に基づいて計算
する（ステップＳ２）。多値ホログラムパターンＨi(u,
v)を二値化して、二値ホログラムパターンＨi'を算出す
る（ステップＳ３）。Next, the digital image f (x, y) is band-limited based on the equation 1, and the multi-valued hologram pattern Hi (u, v) of the band-limited digital image g (x, y) is given by the equation 2. Based on the calculation (step S2). Multi-valued hologram pattern Hi (u,
v) is binarized to calculate a binary hologram pattern Hi '(step S3).
【００５９】次に、算出された二値ホログラムパターン
Ｈi'(u,v)を逆フーリエ変換して再生像ｇi(x,y)を算出
する（ステップＳ４）。Next, the calculated binary hologram pattern Hi '(u, v) is subjected to inverse Fourier transform to calculate a reproduced image gi (x, y) (step S4).
【００６０】供給された画像データｆ(x,y)と再生像ｇi
(x,y)とを用いて、数３で定義される平均２乗誤差Erri
を算出する（ステップＳ５）。The supplied image data f (x, y) and reproduced image gi
The mean square error Erri defined by Equation 3 using (x, y)
Is calculated (step S5).
【００６１】次に、算出された平均２乗誤差Erriをもと
に、再生像の画質が基準レベル以上か否かの判定を行う
（ステップＳ６）。基準以上と判定する条件は、例え
ば、次の条件のいずれかに相当する場合とする。Next, based on the calculated mean square error Erri, it is determined whether or not the image quality of the reproduced image is equal to or higher than the reference level (step S6). The condition determined to be equal to or higher than the reference is, for example, a case where it corresponds to any of the following conditions.
【００６２】（１）繰り返し回数が１００回を越えた場
合（ｉ≧１００となった場合）、（２）平均２乗誤差Er
riの値がＮ回連続で変化しない場合、（３）平均２乗誤
差Erriの値がＭ回連続で増加した場合(1) When the number of repetitions exceeds 100 (when i ≧ 100), (2) mean square error Er
When the value of ri does not change N times in a row, (3) When the value of the mean square error Erri increases M times in a row
【００６３】以上の条件のいずれかに相当すると判定し
た場合、ステップＳ３で計算した二値ホログラムパター
ンＨi'(u,v)を出力する（ステップＳ１３）。When it is determined that the above condition is satisfied, the binary hologram pattern Hi '(u, v) calculated in step S3 is output (step S13).
【００６４】一方、以上の条件のいずれにも相当しない
と判断した場合、数４に従って差分画像ei(x,y)を求め
（ステップＳ７）、差分画像ｅi(x,y)をフーリエ変換
し、差分ホログラムパターンUiを算出する（ステップＳ
８）。On the other hand, when it is determined that none of the above conditions is satisfied, the differential image ei (x, y) is obtained according to equation 4 (step S7), and the differential image ei (x, y) is Fourier transformed, The difference hologram pattern Ui is calculated (step S
8).
【００６５】続いて、数５に従って、差分ホログラムパ
ターンUiを修正し、修正ホログラムパターンＨi”
（ｕ，ｖ）を製作する（ステップＳ９）。Then, the difference hologram pattern Ui is corrected according to the equation 5, and the corrected hologram pattern Hi "
(U, v) is manufactured (step S9).
【００６６】続いて、ポインタｉを更新すると共に得ら
れた修正ホログラムパターンＨi''を、二値ホログラム
パターンを計算するための基礎となる多値ホログラムパ
ターンとしてステップＳ３にリターンし（ステップＳ１
０〜Ｓ１２）、上述の動作を繰り返す。この構成によれ
ば、ソフトウエアの処理により所望の二値化ホログラム
パターンが得られる。Subsequently, the corrected hologram pattern Hi ″ obtained by updating the pointer i is returned to step S3 as a multivalued hologram pattern which is a basis for calculating the binary hologram pattern (step S1).
0 to S12), the above operation is repeated. With this configuration, a desired binarized hologram pattern can be obtained by software processing.
【００６７】なお、上記実施の形態では、原画像ｆ(x,
y)から再生像ｇi(x,y)を減じることにより差分画像ｅi
(x,y)算出したが、再生像ｇi(x,y)から原画像ｆ(x,y)を
減じることにより差分画像ｅi(x,y)算出してもよい。こ
の場合、差分計算部４のｅi計算部８は原画像ｆ(x,y)か
ら再生像ｇi(x,y)を減じることにより差分画像ｅi(x,y)
を算出し、差分画像フーリエ変換部５は差分画像ｅi(x,
y)から差分ホログラムパターンＵiを算出する。次に、
ホログラムパターン修正部６は、差分ホログラムパター
ンＵiに重み（α：−１≦α≦０）を乗じ、二値ホログ
ラムパターンにから減じることにより、修正ホログラム
パターンＨi''を算出する。このようにしても、修正ホ
ログラムパターンＨi''を高速に算出することができ、
ひいては、入力画像と再生像との差分を効率よく低減す
ることが可能となる。In the above embodiment, the original image f (x,
difference image ei by subtracting reconstructed image gi (x, y) from y)
Although (x, y) is calculated, the difference image ei (x, y) may be calculated by subtracting the original image f (x, y) from the reproduced image gi (x, y). In this case, the ei calculator 8 of the difference calculator 4 subtracts the reproduced image gi (x, y) from the original image f (x, y) to obtain the difference image ei (x, y).
And the difference image Fourier transform unit 5 calculates the difference image ei (x,
The difference hologram pattern Ui is calculated from y). next,
The hologram pattern correction unit 6 calculates the corrected hologram pattern Hi ″ by multiplying the difference hologram pattern Ui by a weight (α: −1 ≦ α ≦ 0) and subtracting it from the binary hologram pattern. Even in this case, the corrected hologram pattern Hi ″ can be calculated at high speed,
As a result, the difference between the input image and the reproduced image can be efficiently reduced.
【００６８】また、良／否判定部１０が良の判定を出力
するための条件は、入力画像に対して再生像の雑音が十
分に低減されたことを満たせばよく、上記実施の形態で
説明した条件のみに限定されない。Further, the condition for the pass / fail judgment unit 10 to output the pass / fail judgment may be that the noise of the reproduced image is sufficiently reduced with respect to the input image, and it will be described in the above embodiment. The conditions are not limited to the above.
【００６９】なお、上記実施の形態において、ホログラ
ムパターンの算出をフーリエ変換によって行い、再生像
の算出を逆フーリエ変換によって行った。しかし、これ
らの算出方法は、ホログラムパターンの算出方法と再生
方法とが対応していればよく、任意に変更することがで
きる。例えば、ホログラムパターンの算出をフレネル変
換によって行い、再生像の算出を逆フレネル変換によっ
て行ってもよい。In the above embodiment, the hologram pattern is calculated by Fourier transform, and the reproduced image is calculated by inverse Fourier transform. However, these calculation methods only need to correspond to the hologram pattern calculation method and the reproduction method, and can be arbitrarily changed. For example, the hologram pattern may be calculated by Fresnel conversion, and the reproduced image may be calculated by inverse Fresnel conversion.
【００７０】また、この実施の形態では入力画像として
二次元の画像を扱っているが、三次元の入力画像につい
ても二次元の入力画像と同様に処理時間を短くすること
ができ、雑音の少ない再生像を得ることができる。Further, although a two-dimensional image is treated as an input image in this embodiment, the processing time can be shortened for a three-dimensional input image as well as for a two-dimensional input image, and there is less noise. A reproduced image can be obtained.
【００７１】[0071]
【発明の効果】本発明によれば、入力画像と再生像との
差分をホログラムパターンにおいて修正し、これを繰り
返すことによって、入力画像と再生像との差分を効率良
く低減することが可能となる。従って、量子化誤差に起
因する、再生像の雑音が低減された二値ホログラムパタ
ーンを、高速に決定することが可能となる。According to the present invention, the difference between the input image and the reproduced image is corrected in the hologram pattern, and by repeating this, the difference between the input image and the reproduced image can be efficiently reduced. . Therefore, the binary hologram pattern in which the noise of the reproduced image is reduced due to the quantization error can be determined at high speed.
【図１】本発明のホログラムパターン決定装置の概念を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the concept of a hologram pattern determination device of the present invention.
【図２】本発明の実施形態のホログラムパターン決定装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a hologram pattern determination device according to an embodiment of the present invention.
【図３】図３（ａ）は実施形態で使用した入力画像を示
す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）から製作したホロ
グラムパターンを示す図である。3 (a) is a diagram showing an input image used in the embodiment, and FIG. 3 (b) is a diagram showing a hologram pattern manufactured from FIG. 3 (a).
【図４】図４（ａ）は図３（ｂ）を閾値により単純二値
化した二値ホログラムパターンを示す図であり、図４
（ｂ）は図３（ａ）を計算機上で再生した再生像を示す
図である。FIG. 4A is a diagram showing a binary hologram pattern obtained by simply binarizing FIG. 3B with a threshold value.
FIG. 3B is a diagram showing a reproduced image obtained by reproducing FIG. 3A on a computer.
【図５】図５（ａ）は実施形態により図３（ａ）から製
作した二値ホログラムパターンを示す図であり、図５
（ｂ）は図３（ａ）を計算機上で再生した再生像を示す
図である。5A is a diagram showing a binary hologram pattern manufactured from FIG. 3A according to an embodiment.
FIG. 3B is a diagram showing a reproduced image obtained by reproducing FIG. 3A on a computer.
【図６】Wyrowskiの処理方法と本発明の処理方法との比
較表である。FIG. 6 is a comparison table of the Wyrowski processing method and the processing method of the present invention.
【図７】ソフトウエアの動作の一例を示すフローチャー
トである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of software.
１ 入力画像フーリエ変換部 ２ ホログラムパターン二値化部 ３ 逆フーリエ変換部 ４ 差分計算部 ５ 差分画像フーリエ変換部 ６ ホログラムパターン修正部 ７ ホログラムパターン出力部 ８ ei計算部 ９ Erri計算部 １０ 良／否判定部 1 Input image Fourier transform unit 2 Hologram pattern binarization unit 3 Inverse Fourier transform unit 4 Difference calculator 5 Difference image Fourier transform unit 6 Hologram pattern correction section 7 Hologram pattern output section 8 ei calculator 9 Erri calculator 10 Pass / Fail judgment section
Claims (6)
二次元変換パターンとして表現される原画像二値ホログ
ラムパターンを決定する二値計算機ホログラムパターン
決定装置において、 原画像から多値ホログラムパターンを算出する原画像ホ
ログラムパターン算出手段と、 前記原画像ホログラムパターン算出手段により算出され
た多値ホログラムパターンに対する二値ホログラムパタ
ーンを算出する原画像二値ホログラムパターン算出手段
とを備え、 前記原画像二値ホログラムパターン算出手段は、 前記多値ホログラムパターンを閾値により二値化して二
値ホログラムパターンを決定する多値ホログラムパター
ン二値化手段と、 前記多値ホログラムパターン二値化手段により決定され
た前記二値ホログラムパターンの再生像を算出する再生
像算出手段と、 前記再生像算出手段により再生された再生像と原画像と
の差分に相当する差分画像を算出する差分画像算出手段
と、 前記差分画像の多値ホログラムパターンを算出する差分
画像ホログラムパターン算出手段と、 前記差分画像ホログラムパターン算出手段により算出さ
れた多値ホログラムパターンを用いて、前記多値ホログ
ラムパターン二値化手段により二値化された二値ホログ
ラムパターンを修正し、修正ホログラムパターンを算出
する修正ホログラムパターン算出手段と、前記原画像と
前記再生像を用いて、予め定められた基準に従って前記
再生像の良否の判定を行う再生像良否判定手段とを備
え、 前記多値ホログラムパターン二値化手段に、初期値とし
て前記原画像ホログラムパターン算出手段の出力を入力
し、以後、前記修正ホログラムパターン算出手段の出力
を入力し、前記再生像良否判定手段の良否判定結果が良
となるまで、前記修正ホログラムパターンの算出を繰り
返させ、前記良否判定結果が良となった時点における前
記多値ホログラムパターン二値化手段の出力を原画像二
値ホログラムパターンとして出力する切替制御手段を備
える、ことを特徴とするホログラムパターン決定装置。1. A digital image is input as an original image,
In a binary computer hologram pattern determining apparatus for determining an original image binary hologram pattern expressed as a two-dimensional conversion pattern, an original image hologram pattern calculating means for calculating a multivalued hologram pattern from an original image, and the original image hologram pattern calculation An original image binary hologram pattern calculation means for calculating a binary hologram pattern for the multivalued hologram pattern calculated by the means, wherein the original image binary hologram pattern calculation means is a binary value of the multivalued hologram pattern with a threshold value. Multivalued hologram pattern binarizing means for converting the binary hologram pattern into a binary hologram pattern, and reproduction image calculating means for calculating a reproduction image of the binary hologram pattern determined by the multivalued hologram pattern binarizing means, Reproduced by the reproduction image calculation means Difference image calculation means for calculating a difference image corresponding to the difference between the reproduced image and the original image, difference image hologram pattern calculation means for calculating a multi-valued hologram pattern of the difference image, and calculation by the difference image hologram pattern calculation means Using the multi-valued hologram pattern, the correction hologram pattern calculation means for correcting the binary hologram pattern binarized by the multi-valued hologram pattern binarization means, and calculating the corrected hologram pattern, and the original image. Using the reproduced image, a reproduced image quality determining means for determining quality of the reproduced image according to a predetermined standard, and the multi-value hologram pattern binarizing means, the original image hologram pattern as an initial value Input the output of the calculation means, and then input the output of the corrected hologram pattern calculation means The calculation of the corrected hologram pattern is repeated until the quality judgment result of the reproduced image quality judgment means becomes good, and the output of the multilevel hologram pattern binarization means at the time when the quality judgment result becomes good. A hologram pattern determination device, comprising: a switching control unit that outputs an original image binary hologram pattern.
画像に対して繰り返し算出される前記再生像と前記原画
像との誤差が所定回数変化しなかった場合と、前記誤差
が所定回数連続して大きくなった場合と、前記再生像が
前記所定回数とは異なる所定回数算出された場合と、の
いずれか１つの場合に該当した場合、良の判定を出力す
る、ことを特徴とする請求項１に記載のホログラムパタ
ーン決定装置。2. The reproduced image quality determining means determines when the error between the reproduced image and the original image repeatedly calculated for a single original image has not changed a predetermined number of times and when the error is predetermined. If any one of the case where the reproduction image is continuously increased and the reproduction image is calculated a predetermined number of times different from the predetermined number of times, a good judgment is output. The hologram pattern determination device according to claim 1.
画像に対して繰り返し算出される前記再生像と前記原画
像との平均２乗誤差が所定回数変化しなかった場合と、
前記平均２乗誤差が所定回数連続して大きくなった場合
と、前記再生像が前記所定回数とは異なる所定回数算出
された場合と、のいずれか１つの場合に該当した場合、
良の判定を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載
のホログラムパターン決定装置。3. The reproduced image quality determining means, wherein a mean square error between the reproduced image and the original image repeatedly calculated for a single original image has not changed a predetermined number of times.
In the case where any one of the case where the mean square error continuously increases a predetermined number of times and the case where the reproduced image is calculated a predetermined number of times different from the predetermined number of times,
The hologram pattern determination device according to claim 1, wherein a good judgment is output.
は、原画像に帯域制限を付してから多値ホログラムパタ
ーンを算出する手段を備える、ことを特徴とする請求項
１乃至３項のいずれか１項に記載のホログラムパターン
決定装置。4. The original image hologram pattern calculating means comprises means for calculating a multi-valued hologram pattern after band limitation is applied to the original image. The hologram pattern determination device according to item.
二次元変換パターンとして表現される原画像二値ホログ
ラムパターンを決定する二値計算機ホログラムパターン
決定方法において、 原画像から多値ホログラムパターンを算出する原画像ホ
ログラムパターン算出ステップと、 前記多値ホログラムパターンを二値化して二値ホログラ
ムパターンを決定する多値ホログラムパターン二値化ス
テップと、 前記多値ホログラムパターン二値化ステップにより決定
された前記二値ホログラムパターンの再生像を算出する
再生像算出ステップと、 前記再生像算出ステップにより再生された再生像と原画
像との差分に相当する差分画像を算出する差分画像算出
ステップと、 前記差分画像の多値ホログラムパターンを算出する差分
画像ホログラムパターン算出ステップと、 前記差分画像ホログラムパターン算出ステップにより算
出された多値ホログラムパターンを用いて、前記多値ホ
ログラムパターン二値化ステップにより二値化された二
値ホログラムパターンを修正し、修正ホログラムパター
ンを算出する修正ホログラムパターン算出ステップと、 前記原画像と前記再生像を用いて、予め定められた基準
に従って前記再生像の良否の判定を行う再生像良否判定
ステップとを備え、 前記多値ホログラムパターン二値化ステップに、初期値
として前記原画像ホログラムパターン算出ステップの出
力を入力し、以後、前記修正ホログラムパターン算出ス
テップの出力を入力し、前記再生像良否判定ステップの
良否判定結果が良となるまで、前記修正ホログラムパタ
ーンの算出を繰り返させ、前記良否判定結果が良となっ
た時点における前記多値ホログラムパターン二値化ステ
ップの出力を原画像二値ホログラムパターンとして出力
する切替制御ステップを備える、ことを特徴とするホロ
グラムパターン決定方法。5. A digital image is input as an original image,
In a binary computer generated hologram pattern determining method for determining an original image binary hologram pattern represented as a two-dimensional conversion pattern, an original image hologram pattern calculation step of calculating a multivalued hologram pattern from an original image, and the multivalued hologram pattern A multivalued hologram pattern binarizing step of binarizing to determine a binary hologram pattern, and a reconstructed image calculating step of calculating a reconstructed image of the binary hologram pattern determined by the multivalued hologram pattern binarizing step, A difference image calculation step of calculating a difference image corresponding to a difference between the reproduction image reproduced by the reproduction image calculation step and the original image; and a difference image hologram pattern calculation step of calculating a multi-value hologram pattern of the difference image. , The difference image hologram pattern Using the multi-valued hologram pattern calculated by the output step, correct the binary hologram pattern binarized by the multi-valued hologram pattern binarization step, a corrected hologram pattern calculation step of calculating a corrected hologram pattern, Using the original image and the reconstructed image, a reconstructed image quality determination step of determining the quality of the reconstructed image according to a predetermined standard, the multi-value hologram pattern binarization step, the initial value as the The output of the original image hologram pattern calculation step is input, and thereafter, the output of the corrected hologram pattern calculation step is input, and the calculation of the corrected hologram pattern is repeated until the quality determination result of the reproduced image quality determination step is good. The multi-valued hololog at the time when the result of the quality judgment is good. A hologram pattern determining method, comprising: a switching control step of outputting the output of the Lamb pattern binarization step as an original image binary hologram pattern.
ホログラムパターン算出手段、 前記原画像ホログラムパターン算出手段により算出され
た多値ホログラムパターンを二値化して二値ホログラム
パターンを決定する多値ホログラムパターン二値化手
段、 前記多値ホログラムパターン二値化手段により決定され
た前記二値ホログラムパターンの再生像を算出する再生
像算出手段、 前記再生像算出手段により再生された再生像と原画像と
の差分に相当する差分画像を算出する差分画像算出手
段、 前記差分画像の多値ホログラムパターンを算出する差分
画像ホログラムパターン算出手段、 前記差分画像ホログラムパターン算出手段により算出さ
れた多値ホログラムパターンを用いて、前記多値ホログ
ラムパターン二値化手段により二値化された二値ホログ
ラムパターンを修正し、修正ホログラムパターンを算出
する修正ホログラムパターン算出手段、 前記原画像と前記再生像を用いて、予め定められた基準
に従って前記再生像の良否の判定を行う再生像良否判定
手段、 前記多値ホログラムパターン二値化手段に、初期値とし
て前記原画像ホログラムパターン算出手段の出力を入力
し、以後、前記修正ホログラムパターン算出手段の出力
を入力し、前記再生像良否判定手段の良否判定結果が良
となるまで、前記修正ホログラムパターンの算出を繰り
返させ、前記良否判定結果が良となった時点における前
記多値ホログラムパターン二値化手段の出力を原画像二
値ホログラムパターンとして出力する繰り返し制御手
段、 として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体。6. A computer using an original image hologram pattern calculation means for calculating a multivalued hologram pattern from an input image, and a binary hologram pattern obtained by binarizing the multivalued hologram pattern calculated by the original image hologram pattern calculation means. Multivalued hologram pattern binarizing means for determining, reconstructed image calculating means for calculating a reconstructed image of the binary hologram pattern determined by the multivalued hologram pattern binarizing means, reconstructed by the reconstructed image calculating means Difference image calculation means for calculating a difference image corresponding to the difference between the image and the original image, difference image hologram pattern calculation means for calculating a multi-valued hologram pattern of the difference image, multi-value calculated by the difference image hologram pattern calculation means Using the value hologram pattern, the multivalue hologram pattern Correction hologram pattern calculation means for correcting the binary hologram pattern binarized by the binarization means, and calculating the corrected hologram pattern, using the original image and the reproduced image, and reproducing the reproduced hologram according to a predetermined standard. Reproduced image quality determining means for determining quality of the image, inputting the output of the original image hologram pattern calculating means as an initial value to the multilevel hologram pattern binarizing means, and thereafter outputting the corrected hologram pattern calculating means Is input, the calculation of the corrected hologram pattern is repeated until the quality judgment result of the reproduced image quality judgment means becomes good, and the multilevel hologram pattern binarizing means at the time when the quality judgment result becomes good. A program that functions as a repeat control unit that outputs the output of the original image as a binary hologram pattern of the original image. Recording a computer-readable recording medium.
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