JP3714491B2

JP3714491B2 - 輪郭強調方法

Info

Publication number: JP3714491B2
Application number: JP03823396A
Authority: JP
Inventors: 泰子園田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JPH09233342A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は輪郭強調方法に係り、特に画像信号に輪郭強調信号を加算して被写体画像の輪郭強調を行う輪郭強調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フイルムの各駒に撮影されたフイルム画像をＣＣＤ等の撮像素子で撮像し、この撮像画像をＴＶモニタ等の表示装置に再生表示する画像再生装置が知られている。
このような画像再生装置において、特開平６−２５３１４７号公報には、撮影条件に応じて輪郭補正処理等を適応させ、好適な画質に補正する画像再生装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像のシャープネス感はフイルムに記録されたフイルム画像の階調特性に最も影響を受ける。例えば、階調のダイナミックレンジが狭くコントラストの少ない（眠い）画像は、そうでないものに比べて、シャープネス不足に感じられる。逆に、フイルム画像のダイナミックレンジが広くコントラストの高い画像は、シャープネスが良く見える。
【０００４】
このため、双方に同じ輪郭強調処理を行うと、最終的な画像の印象が全く異なったものになり、コントラストの少ない画像と同量の輪郭強調信号をコントラストの高い画像に加算すると、画質劣化が起こる。従って、輪郭補正処理を自動で適正に行うためには、画像の特徴を何らかの形で判断する必要があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、画像の特徴を自動で判断し、適正な輪郭強調処理を行う輪郭強調方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の輪郭強調方法は、被写体を撮像して得られる画像信号に輪郭強調信号を加算するようにした輪郭強調方法において、前記画像信号から該画像信号の基準最大値及び基準最小値を検出するとともに、該基準最大値及び基準最小値との差又は比を算出し、前記差又は比が階調の豊富さを判断する基準値以下の場合には、前記輪郭強調信号を通常より強くして加算することを特徴としている。
請求項２に記載の輪郭強調方法は、請求項１に記載の発明において、前記差又は比が階調の豊富さを判断する基準値以下の場合であっても、前記基準最大値が露光アンダーを判断するための基準値以下の場合には、前記輪郭強調信号を通常より弱くして加算することを特徴としている。
請求項３に記載の輪郭強調方法は、請求項１又は２に記載の発明において、前記画像信号の各画素の階調の度数分布を示すヒストグラムを作成し、該ヒストグラムの階調の大きい方から度数を累積した累積度数が所定の閾値を超えたときの階調を前記基準最大値とし、階調の小さい方から度数を累積した累積度数が所定の閾値を超えたときの階調を前記基準最小値とすることを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、例えば、画像信号から画像信号の基準最大値及び基準最小値を検出するとともに、基準最大値及び基準最小値との差又は比を算出する。そして、この差又は比が階調の豊富さを判断する基準値以下の場合には、前記輪郭強調信号を通常より強くして加算する。
これにより、画質劣化を引き起こすことなく、画像の特徴に応じて適正な輪郭強調処理を行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る輪郭強調方法の好ましい実施の形態を詳説する。
図１は本発明が適用されるフイルムスキャナの一実施の形態を示す要部ブロック図である。このフイルムスキャナは、主として照明用の光源１０、撮影レンズ１２、ＣＣＤラインセンサ１４、アナログアンプ１６、Ａ／Ｄコンバータ１８、デジタル信号処理回路２０、モータ３１、キャプスタン３２及びピンチローラ３３を含むフイルム駆動装置、中央処理装置（ＣＰＵ）４０等を備えている。
【０００８】
光源１０は、フイルムカートリッジ５０内から引き出される現像済みのネガフイルム５２を図示しない赤外カットフィルタを介して照明し、フイルム５２を透過した透過光は、撮影レンズ１２を介してＣＣＤラインセンサ１４の受光面に結像される。
ＣＣＤラインセンサ１４は、フイルム搬送方向と直交する方向に１０２４画素分の受光部が配設されており、ＣＣＤラインセンサ１４の受光面に結像された画像光は、Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタが設けられて各受光部で電荷蓄積され、光の強さに応じた量のＲ、Ｇ、Ｂの信号電荷に変換される。このようにして蓄積されたＲ、Ｇ、Ｂの電荷は、ＣＣＤ駆動回路１５から加えられる１ライン周期のリードゲートパルスが加えられると、シフトレジスタに転送されたのちレジスタ転送パルスによって順次電圧信号として出力される。また、このＣＣＤラインセンサ１４は、各受光部に隣接してシャッターゲート及びシャッタードレインが設けられており、このシャッターゲートをシャッターゲートパルスによって駆動することにより、受光部に蓄積された電荷をシャッタードレインに掃き出すことができる。即ち、このＣＣＤラインセンサ１４は、ＣＣＤ駆動回路１５から加えれるシャッターゲートパルスに応じて受光部に蓄積する電荷を制御することができる、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【０００９】
上記ＣＣＤラインセンサ１４から読み出されたＲ、Ｇ、Ｂ電圧信号は、図示しないＣＤＳクランプによってクランプされてアナログアンプ１６に加えられ、ここで後述するようにゲインが制御される。アナログアンプ１６から出力される１コマ分のＲ、Ｇ、Ｂ電圧信号はＡ／Ｄコンバータ１８によって点順次のＲ、Ｇ、Ｂデジタル画像信号に変換されたのち、デジタル信号処理回路２０によって白バランス、黒バランス、ネガポジ反転、ガンマ補正、輪郭補正等が行われ、ＹＣＣ変換回路３５によって輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_r,Ｃ_bに変換される。そして、輝度信号Ｙとクロマ抑圧回路３６を経由したクロマ信号Ｃ_r,Ｃ_bは、図示しない画像メモリに記憶される。
【００１０】
尚、画像メモリに記憶された１コマ分の輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃ_r,Ｃ_bは、繰り返し読み出され、Ｄ／Ａコンバータによってアナログ信号に変換されたのち、エンコーダでＮＴＳＣ方式の複合映像信号に変換されてモニタＴＶやプリンタ等の画像出力装置に出力される。これにより、モニタＴＶやプリンタによってフイルム画像を見ることができるようになる。
【００１１】
フイルム駆動装置は、フイルムカートリッジ５０のスプール５０Ａと係合し、そのスプール５０Ａを正転／逆転駆動するフイルム供給部と、このフイルム供給部から送出されるフイルム５２を巻き取るフイルム巻取部と、フイルム搬送路に配設され、フイルム５２をモータ３１によって駆動されるキャプスタン３２とピンチローラ３３とで挟持してフイルム５２を所望の速度で搬送する手段とから構成されている。尚、上記フイルム供給部は、フイルムカートリッジ５０のスプール５０Ａを図１上で時計回り方向に駆動し、フイルム先端がフイルム巻取部によって巻き取られるまでフイルムカートリッジ５０からフイルム５２を送り出すようにしている。また、ＣＰＵ４０は、モータ回転数／方向制御回路３４を通じてモータ３１の正転／逆転、起動／停止、パルス幅変調によるフイルム搬送速度の制御を行うことができる。
【００１２】
さて、フイルムカートリッジ５０がカートリッジ収納部（図示せず）にセットされ、フイルムカートリッジ５０からフイルム５２が送り出されてフイルム先端がフイルム巻取部の巻取軸に巻き付けられると（フイルムローディングが完了すると）、フイルム５２が一定速度で搬送される。これにより、フイルム画像のスキャンが行われ、ＣＣＤラインセンサ１４、アナログアンプ１６及びＡ／Ｄコンバータ１８を介して積算ブロック４１に点順次のＲ、Ｇ、Ｂデジタル画像信号が取り込まれる。
【００１３】
積算ブロック４１は、Ｒ、Ｇ、Ｂデジタル画像信号毎に所定の積算エリアのデジタル画像信号の階調（本実施例では、９ビット（０〜５１１）の階調）を積算し、その積算エリアの平均階調を求め、１画面に付き５０００〜１００００点数の積算エリアの各階調データを作成する。更に、積算ブロック４１は、順次作成される階調データに基づいて各階調毎の度数をカウントし、この度数が階調データの総点数に対して設定された閾値ＴＨ（本実施例では総点数の１％）を越えた場合にはカウントを停止する。即ち、積算ブロック４１は、図２に示すように０〜５１１までの全ての階調に対して最大閾値ＴＨまでカウントした簡易ヒストグラム（図２中の斜線で示すヒストグラム）を作成し、ＣＰＵ４０に出力する。尚、上記閾値ＴＨを越える度数をカウントしないことにより、カウンタのビット数を大幅に低減することができる。また、図２上で２点鎖線は、総点数をカウントした場合の本来のヒストグラムである。
【００１４】
ＣＰＵ４０は、図２に示した簡易ヒストグラムの階調の小さい方から度数を順次累算し、その累算度数が前記閾値ＴＨと一致又は最初に越えたときの階調を基準最小値としてＲ、Ｇ、Ｂ毎に求めるとともに、簡易ヒストグラムの階調の大きい方から度数を順次累算し、その累算度数が前記閾値ＴＨと一致又は最初に越えたときの階調を基準最大値としてＲ、Ｇ、Ｂ毎に求める。尚、以下の説明において、基準最小値をＤ_min、基準最大値をＤ_maxとし、Ｄ_min、Ｄ_maxはＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの基準最小値、基準最大値を示す。
【００１５】
そして、このようにして求めたデジタル画像信号の基準最小値Ｄ_minと基準最大値Ｄ_maxのデータをデジタル信号処理回路２０に出力する。デジタル信号処理回路２０は、これらのデータに基づいて白バランス、黒バランスの調整を行う。また、ＣＰＵ４０は基準最小値Ｄ_minと基準最大値Ｄ_maxのデータに基づいて適正な輪郭強調処理を選択し（「通常」、「強」、「弱」の３通りの輪郭強調処理から適正な輪郭強調処理を選択する。尚、詳細は後述する。）、この選択した輪郭強調処理の種類を示す選択信号をデジタル信号処理回路２０に出力する。デジタル信号処理回路２０はこの選択信号の示す種類の輪郭強調処理を行う。以下、この輪郭強調処理について詳説する。
【００１６】
上述したようにＣＰＵ４０は基準最小値Ｄ_minと基準最大値Ｄ_maxのデータに基づいて「通常」、「強」、「弱」の３通りの輪郭強調処理の内から適正な輪郭強調処理を選択する。
「強」の輪郭強調処理の場合、「通常」の場合より大きな輪郭強調信号が画像信号に加えられ、「弱」の輪郭強調処理の場合、「通常」の場合より小さな輪郭強調信号が画像信号に加えられるようになっている。
【００１７】
具体的には、基準最大値Ｄ_maxと基準最小値Ｄ_minの差（基準最大値Ｄ_max−基準最小値Ｄ_min（以下、ダイナミックレンジと称す））が階調の豊富さを判断する基準値より大きい場合、即ち、コントラストの高い画像の場合には、「通常」を選択する。即ち、ダイミックレンジが上記基準値より大きい場合には、シャープネスが良く見えるため「通常」の輪郭強調処理を行う。
【００１８】
一方、ダイナミックレンジが上記基準値以下の場合、即ち、コントラストの低い画像の場合には、基準最大値Ｄ_maxによって「強」、「弱」のいずれかを選択する。
基準最大値Ｄ_maxが露光アンダーを判断するための基準値より大きい場合には、「強」を選択し、露光アンダーを判断するための基準値以下の場合には、「弱」を選択する。
【００１９】
即ち、ダイナミックレンジが階調の豊富さを判断する基準値以下の場合には、コントラストの低い画像であるため、「通常」より大きな輪郭強調信号を加える。だだし、基準最大値Ｄ_maxが露光アンダーを判断するための基準値以下の場合には、露光アンダーのために粒状性の悪い部分を使うことになり、フイルムの粒状ノイズが多くなる。従って、あまり大きな輪郭強調信号を加えると画質劣化がひどくなり、却って、画像を悪くするため、「通常」より小さな輪郭強調信号を加えるようにする。
【００２０】
尚、ダイナミックレンジが階調の豊富さを判断する基準値以下の場合に、基準最大値Ｄ_maxによって「強」と「弱」の２通りに分類していたが、「強」と「弱」の間に「通常」を選択する範囲を設定してもよい。
また、適正な輪郭強調処理を基準最大値Ｄ_maxと基準最小値Ｄ_minの差によって判断していたが、これに限らず基準最大値Ｄ_maxと基準最小値Ｄ_minの関数の値によって判断してもよい。例えば、基準最大値Ｄ_maxと基準最小値Ｄ_minの比でもよい。
【００２１】
以上のようにしてＣＰＵ４０が「通常」、「強」、「弱」の３通りの輪郭強調処理からいずれかの輪郭強調処理を選択すると、その選択した「通常」、「強」、「弱」のいずれかを示す選択信号をデジタル信号処理回路２０の輪郭補正処理を行う輪郭強調処理部６２（図３参照）に出力する。
輪郭補正処理部６２は、ＣＰＵ４０から選択信号を入力すると、この選択信号の示す「通常」、「強」、「弱」に応じた輪郭強調処理を行う。
【００２２】
図３は輪郭強調処理部６２の一実施の形態を示した構成図である。
同図に示すように、輪郭強調処理部６２は、演算部６４とメモリ６６とから構成される。
演算部６４は、ＣＰＵ４０から入力した選択信号の示す輪郭強調処理に対応したルックアップテーブルをメモリ６６から読み出し、フィルタ処理及びコアリング処理による輪郭強調処理の演算を行う。
【００２３】
演算部６４の構成をブロック図で示すと、演算部６４は同図に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎の空間フィルタ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃとコアリング処理部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃとで示される。
空間フィルタ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃは、５×５のフィルタ係数を有し、図４（Ａ）に示すように５×５の画像データの空間的配置に対して、図４（Ｂ）に示すようにフィルタ係数が配置される。そして、図４（Ａ）に示す注目画素ａに隣接する５×５の画素のＡ₁₁からＡ₅₅まで（但し、Ａ₃₃は注目画素ａ）の画素値と、図４（Ｂ）に示す５×５のフィルタ係数（上下対称となっているためフィルタ係数はＣ₁からＣ₁₅まで１５個）との畳み込み積分を行い、この演算結果値（フィルタ出力）ａ' をコアリング処理部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに出力する。
【００２４】
コアリング処理部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、注目画素ａの画素値と空間フィルタのフィルタ出力ａ' を入力し、図５に示す関数ｆによってフィルタ出力ａ' を変換した値（輪郭強調信号の値）ａ''と注目画素ａの画素値とを加算した値（出力画素値）Ａを出力する。
即ち、ａ''＝ｆ（ａ' ）として、
Ａ＝ａ＋ａ''
を出力する。
【００２５】
一方、「通常」、「強」、「弱」の輪郭強調処理に対する上記空間フィルタ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃのフィルタ係数と上記コアリング処理部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの入力値に対する出力値はルックアップテーブルとしてメモリ６６に記録されている。
図６は、メモリ６６に記録されたルックアップテーブルのデータ配列パターンを示した図である。
【００２６】
同図に示すように、メモリ６６には、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎の空間フィルタ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃのフィルタ係数Ｃ₁からＣ₁₅までのデータが順に記録されている。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎のコアリング処理部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに関して、注目画素ａの画素値と空間フィルタ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃのフィルタ出力ａ' の値に対応した出力画素値Ａが順に記録されている。
【００２７】
演算部６４はＣＰＵ４０から入力した選択信号の示す輪郭強調処理に対応したルックアップテーブルをメモリ６６から読み出し、フィルタ係数を空間フィルタ６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃにセットするとともに、コアリング処理部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ部に入力値に対する出力値のデータをセットし、上述したようなフィルタ処理とコアリング処理を行い、輪郭強調信号を加算した画像信号を出力する。
【００２８】
尚、演算部６４は、回路的に構成してもよいし、演算装置によってソフト的に上述した演算を行わせるようにしてもよい。
以上の説明において、上記実施の形態では簡易ヒストグラムからフイルム画像の濃度の基準最小値及び基準最大値を求めるようにしたが、これに限らず基準最小値及び基準最大値を他の方法で求めてもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態では、輪郭強調処理を「通常」、「強」、「弱」の３通りに分類したが、これに限らず更に細かく段階を設けてもよい。
また、本発明は上記実施の形態のフイルムスキャナに限らず、デジタルカメラ等の画像処理の場合も、光量が足りない暗い被写体には、ノイズが多いため、上記実施の形態と同様の処理が必要であり、このような装置にも適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る輪郭強調方法によれば、被写体画像の階調特性を検出し、この検出した階調特性に基づいて輪郭強調信号の大きさを変化させるようにしたため、画質劣化を引き起こすことなく、画像の特徴に応じて適正な輪郭強調処理を行うことができる。これにより、階調差の少ない眠い画像も、他の画像を犠牲にすることなく、シャープネスの良い画像に補正することができる。また、ノイズの多い画像である場合も、ノイズを増大しないように補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されるフイルムスキャナの一実施の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、基準最大値及び基準最小値の求め方を説明するために用いたヒストグラムである。
【図３】図３は、輪郭補正処理部の一実施の形態を示した構成図である。
【図４】図４は、空間フィルタのフイルタ係数と画像データの配列を示した図である。
【図５】図５は、コアリング処理に使用する関数を示した図である。
【図６】図６は、メモリ６６に記録されたルックアップテーブルのデータ配列パターンを示した図である。
【符号の説明】
１０…光源
１２…撮影レンズ
１４…ＣＣＤラインセンサ
１５…ＣＣＤ駆動回路
１８…Ａ／Ｄコンバータ
２０…デジタル信号処理回路
２１、２２、２４…加算器
２３、２６…乗算器
２５…ベースＬＵＴ
３１…モータ
４０…中央処理装置（ＣＰＵ）
４１…積算ブロック
４２…アドレスデコーダ
４３Ｒ〜４５Ｂ…レジスタ
４６、４７、４８…マルチプレクサ
５０…フイルムカートリッジ
５２…ネガフイルム
６２…輪郭強調処理部
６４…演算部
６６…メモリ
６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ…空間フィルタ
７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ…コアリング処理部

Claims

被写体を撮像して得られる画像信号に輪郭強調信号を加算するようにした輪郭強調方法において、
前記画像信号から該画像信号の基準最大値及び基準最小値を検出するとともに、該基準最大値及び基準最小値との差又は比を算出し、
前記差又は比が階調の豊富さを判断する基準値以下の場合には、前記輪郭強調信号を通常より強くして加算することを特徴とする輪郭強調方法。
前記差又は比が階調の豊富さを判断する基準値以下の場合であっても、前記基準最大値が露光アンダーを判断するための基準値以下の場合には、前記輪郭強調信号を通常より弱くして加算することを特徴とする請求項１の輪郭強調方法。
前記画像信号の各画素の階調の度数分布を示すヒストグラムを作成し、該ヒストグラムの階調の大きい方から度数を累積した累積度数が所定の閾値を超えたときの階調を前記基準最大値とし、前記ヒストグラムの階調の小さい方から度数を累積した累積度数が所定の閾値を超えたときの階調を前記基準最小値とすることを特徴とする請求項１又は２の輪郭強調方法。