JP3765409B2 - 画像処理方法および装置並びにプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法および装置並びに画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人により、非鮮鋭マスク画像データ（以下、ボケ画像データという）を用いてシャープネス処理を行って画像の鮮鋭度を向上させる種々の周波数処理方法が提案されている（特開昭55-163472号、同55-87953号、特開平3-222577号、同10-75395号、同10-75364号、同10-171983号等）。この周波数処理方法は、例えば元の画像データＳorgからボケ画像データＳusを引いたものに強調度βを乗じたものを、画像データＳorgに加算することにより、画像データの所定の空間周波数成分を強調する処理を行う方法である。これを式で表すと下記の式（１）のようになる。
Ｓproc＝Ｓorg＋β×（Ｓorg−Ｓus） （１）
但し、Ｓproc：処理済み画像データ
Ｓorg：元の画像データ
Ｓus：ボケ画像データ
β：強調度
【０００３】
ボケ画像データＳusは、画像データＳorgに対してボケマスクを用いたフィルタリング処理を施すことにより得られる。ここで、ボケマスクとしては、３×３や５×５のように画像データＳorgに対して２次元的にフィルタリング処理を施すフィルタが用いられる。なお、処理済み画像データを再生する際の解像度に応じて、画像の周波数特性が異なることから、ボケマスクのサイズは、処理済み画像データを再生する画像の解像度に応じて設定される。
【０００４】
ここで、再生された画像がそれを見る者に対して与える視覚効果は、再生された画像が有する周波数特性と視覚特性とを掛け合わせたものと考えることができる。上述した周波数処理方法は、再生された画像が見る者に与える視覚効果に影響を与える周波数特性を制御する方法である。なお、周波数特性は、横軸に所定のスケールによる周波数を設定し、縦軸に各周波数におけるレスポンスをプロットすることにより表すことができる。
【０００５】
ところで、画像を再生する際の解像度が異なると画像上の１画素の大きさが異なるものとなるため、再生された画像が有する周波数特性の横軸のスケールが異り、その結果、視覚特性と掛け合わせることにより得られる視覚効果も異なるものとなる。
【０００６】
例えば、６００ｄｐｉの解像度のプリンタ（以下６００ｄｐｉプリンタとする）と３００ｄｐｉの解像度のプリンタ（以下３００ｄｐｉプリンタとする）とでは、１画素の大きさが３００ｄｐｉプリンタの方が６００ｄｐｉプリンタよりも２倍大きい。このため、周波数特性の横軸のスケールも３００ｄｐｉプリンタは６００ｄｐｉプリンタの１／２となり、その結果３００ｄｐｉプリンタにおいて得られた画像が見る者に与える視覚効果と６００ｄｐｉプリンタにおいて得られた画像が見る者に与える視覚効果とが異なるものとなる。
【０００７】
図７は観察距離が３０ｃｍの場合における輝度および色差に対する視覚特性を示す図であり、横軸は周波数、縦軸はコントラスト認知度すなわち視覚感度である。なお、実線が輝度の特性を、破線が色差の特性をそれぞれ示す。図７の実線に示すように、観察距離が３０ｃｍの場合、１cycle/mm付近に視覚感度のピークを有し、それ以上の周波数では視覚感度は下がる。したがって、画像を再生する場合、１cycle/mm付近に相当する周波数帯域を強調することが好ましい。
【０００８】
ところが、３００ｄｐｉプリンタの画素サイズは６００ｄｐｉプリンタの２倍であるため、３００ｄｐｉプリンタにおいて１cycle/mmに相当する情報は、６００ｄｐｉプリンタにおいては２cycle/mmに相当する。したがって、３００ｄｐｉプリンタに画像を再生する場合に適した周波数処理が施された画像データを、６００ｄｐｉプリンタにおいてプリント出力すると、得られた画像においては、強調されている周波数帯域と視覚感度のピークとがずれてしまい、再生された画像を見る者に対して適切な視覚効果を与えることができなくなってしまう。
【０００９】
したがって、視覚特性を考慮して最適な視覚効果をもたらす画像を再生するためには、周波数処理のパラメータ（具体的には上記ボケマスクのサイズや強調度等）を設定する際に、再生時の解像度が分かっている必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
画像の再生時の解像度が分かっていれば、これと視覚特性とを考慮して周波数処理のパラメータを設定して画像データに対して周波数処理を施すことにより、最適な視覚効果を有する画像を再生可能な処理済み画像データを得ることができる。換言すれば、周波数処理のパラメータは、周波数処理を施す画像データがある特定の解像度（基準解像度とする）にて再生されることを前提として設定されているといえる。したがって、処理済み画像データを再生する際の解像度（出力解像度とする）が、基準解像度とは異なる場合には、再生された画像はそれを見る者に対して最適な視覚効果を与えることができなくなってしまう。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、出力解像度に拘わらず一定の視覚効果を与えることができる処理済み画像を簡易に取得することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像処理方法は、画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法において、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得ることを特徴とするものである。
【００１３】
多重解像度変換の方法としてはウェーブレット変換、ラプラシアンピラミッドあるいはフーリエ変換等の方法が知られている。とくに、ウェーブレット変換は、信号の周波数解析方法の１つであるが、同じく周波数解析方法として広く用いられているフーリエ変換に比べ、信号の局所的な変化情報を検出しやすいという点で優れていることから、近年あらゆる信号処理の分野で脚光を浴びている（OLIVIER RIOUL and MARTIN VETTERLI;Wavelets and Signal Processing,IEEE SP MAGAZINE,P.14-38,OCTOBER 1991、Stephane Mallat;Zero-Crossings of a Wavelet Transform,IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,VOL.37,NO.4,P.1019-1033,JULY 1991 、特開平6-274614号、同6-350989号、同6-350990号、同7-23228号、同7-23229号、同7-79350号等）。
【００１４】
また、画像データに対して１画素おきにローパスフィルタによるフィルタリング処理を施して、解像度が画像データの１／２の画像データを得、さらに１画素おきのローパスフィルタによるフィルタリング処理を繰り返すことにより、多重解像度画像データを得るようにしてもよい。
【００１５】
「重み付け」とは、予め定められた周波数帯域の帯域画像データに対して所定の値を有するゲインを乗算することをいう。例えば１より大きいゲインを乗算すれば、処理済み画像データにより表される処理済み画像において、その周波数帯域に対応する周波数成分は強調され、１未満のゲインを乗算すればその周波数帯域に対応する周波数成分は抑制される。
【００１６】
なお、「重み付け」は、画像データの出力解像度に拘わらず、予め定められた周波数帯域の帯域画像データに対して行われるものである。
【００１７】
本発明による画像処理装置は、画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理装置において、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得る多重解像度変換手段と、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得る帯域画像生成手段と、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得る重み付け加算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
なお、本発明による画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の画像処理方法および装置によれば、画像データが多重解像度変換されて、複数の周波数帯域毎の多重解像度画像データが得られる。そして、多重解像度画像データに基づいて、処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データが得られる。そして、１または複数の帯域画像データが画像データに対して重み付け加算されて、１または複数の周波数帯域に対応する周波数成分が重み付けされた処理済み画像データが得られる。
【００２０】
このため、処理済み画像データを再生する際の解像度に拘わらず、予め定められた周波数成分を重み付けすることができ、その結果、一定の視覚特性を有する画像を再生可能な処理済み画像データを得ることができる。また、多重解像度画像データから帯域画像データを生成しているため、予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を容易に得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による画像処理装置は、画像データＳ０に対して周波数処理を施すものであり、画像データＳ０の入力を受け付ける入力手段１と、画像データＳ０を多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像データＳ０ｎを得る多重解像度変換手段２と、多重解像度画像データＳｂｎに基づいて、後述するように中周波数帯域および高周波数帯域の帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを生成する帯域画像生成手段３と、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨにゲインを乗算して処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を得るゲイン処理手段４と、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を画像データＳ０に加算して処理済み画像データＳ１を得る加算手段５とを備える。なお、本実施形態においては、画像データＳ０はネガフイルムやリバーサルフイルムに記録された画像をスキャナ等の読取手段において読み取ることにより得られたものとする。
【００２２】
多重解像度変換手段２は、下記のようにして画像データＳ０を多重解像度変換する。図２は多重解像度変換を模式的に説明するための図である。図２に示すように、まず、画像データＳ０に対して１画素おきにローパスフィルタによるフィルタリング処理を施し、画素数が縦横１／２、すなわち解像度が画像データＳ０の１／２の画像データＳｂ１を得る。ここで、ローパスフィルタによる１画素おきのフィルタリング処理は、全画素にローパスフィルタによるフィルタリング処理を施してから画素を１／２に間引くことと同等の処理である。なお、ローパスフィルタを用いているのは、画素を間引いた時に生じる折り返し歪みの発生を防止するためである。
【００２３】
そして、画像データＳｂ１に対して同様に１画素おきにローパスフィルタによるフィルタリング処理を施してさらに解像度が１／２の画像データＳｂ２を得、これを繰り返すことにより、解像度が画像データＳ０の１／２n（ｎ＝１〜Ｎ）の複数の画像データＳｂｎが得られる。
【００２４】
帯域画像生成手段３は、下記のようにして帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを生成する。
【００２５】
本実施形態においては、ゲイン処理手段４において、後述するように中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨにゲインが乗算される。また、本実施形態においては、高周波数帯域は３００ｄｐｉ以上、中周波数帯域は１５０ｄｐｉ、低周波数帯域は７５ｄｐｉと規定されている。
【００２６】
したがって、３００ｄｐｉの解像度で再生する場合、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは図２に示す２回フィルタリング処理を施すことにより得られた画像データＳｂ２とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは画像データＳｂ１から画像データＳｂ２を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ２とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは画像データＳ０から画像データＳｂ１を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ１とされる。
【００２７】
一方、６００ｄｐｉの解像度で再生する場合、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは図２に示す３回フィルタリング処理を施すことにより得られた画像データＳｂ３とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは画像データＳｂ２から画像データＳｂ３を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ３とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは画像データＳ０から画像データＳｂ２を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ１′とされる。
【００２８】
ゲイン処理手段４は、下記の式（２）に示すように、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭにゲインＧＭを、下記の式（３）に示すように、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨにゲインＧＨを乗算して処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を得る。
ＳｓＭ′＝ＳｓＭ×ＧＭ （２）
ＳｓＨ′＝ＳｓＨ×ＧＨ （３）
【００２９】
ここで、ゲインＧＭ，ＧＨは、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨの絶対値｜ＳｓＭ｜，｜ＳｓＨ｜に基づいて設定される。図３は、帯域画像データＳｓＭの絶対値｜ＳｓＭ｜とゲインＧＭとの関係を表すテーブルＴ１、図４は帯域画像データＳｓＨの絶対値｜ＹＨ｜とゲインＧＨとの関係を表すテーブルＴ２を示す図である。
【００３０】
図３に示すようにゲインＧＭは、絶対値｜ＳｓＭ｜が所定の閾値Ｔｈ１より小さい画素に対する帯域画像データＳｓＭを、絶対値｜ＳｓＭ｜が所定の閾値Ｔｈ１より大きい画素に対する帯域画像データＳｓＭよりも大きく抑制するものである。
【００３１】
ここで、画像データＳ０により表される画像においては、フイルムに記録された画像を読み取ることにより得られたものであっても、デジタルカメラにおいて得られたものであっても、画像中の微小成分に起因するざらつきは、主として画像中の中周波数成分に現れるが低周波数成分との境界付近に相当するざらつきは画像中とくに目立つものであり、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭの絶対値｜ＳｓＭ｜としては比較的小さい値として表される。したがって、本実施形態においては、帯域画像データＳｓＭを抑制するものであるが、絶対値｜ＳｓＭ｜が、所定の閾値Ｔｈ１より小さい場合、その絶対値｜ＳｓＭ｜が得られた画素はとくに目立つざらつきに対応するものとみなして、その画素についてのみ他の画素と比較して帯域画像データＳｓＭを大きく抑制することにより、目立つざらつきの抑制を効率よく行うようにしたものである。
【００３２】
一方、図４に示すようにゲインＧＨは、絶対値｜ＳｓＨ｜が所定の閾値Ｔｈ２より小さい画素に対する帯域画像データＳｓＨを、絶対値｜ＳｓＨ｜が所定の閾値Ｔｈ２より大きい画素に対する帯域画像データＳｓＨよりも小さく強調するものである。
【００３３】
ここで、画像中の微小成分に起因するざらつきは画像の高周波数成分と中周波数成分との境界付近にも現れる。したがって、本実施形態においては、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨを強調するものであるが、帯域画像データＳｓＨの絶対値｜ＳｓＨ｜が所定の閾値Ｔｈ２より小さい場合、その絶対値｜ＳｓＨ｜が得られた画素について他の画素と比較して帯域画像データＳｓＨの強調度を小さくすることにより、鮮鋭度の強調と同時にざらつきが強調されてしまうことを防止することができる。
【００３４】
このようなテーブルＴ１，Ｔ２を参照することにより、帯域画像データＳｓＭの絶対値｜ＳｓＭ｜および帯域画像データＳｓＨの絶対値｜ＳｓＨ｜に基づいて、ゲインＧＭ，ＧＨがそれぞれ設定され、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨにゲインＧＭ，ＧＨがそれぞれ乗算され、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′が得られる。
【００３５】
加算手段５は、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を原画像データＳ０に加算することにより処理済み画像データＳ１を得る。
【００３６】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図５は本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、画像データＳ０の入力が受け付けられ（ステップＳ１）、多重解像度変換手段２において、多重解像度変換画像データＳｂｎが生成される（ステップＳ２）。さらに、帯域画像生成手段３において、多重解像度変換画像データＳｂｎに基づいて、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨが生成される（ステップＳ３）。そして、ゲイン処理手段４において、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨにゲインが乗算され、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′が得られる（ステップＳ４）。処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′は加算手段５において画像データＳ０に加算されて処理済み画像データＳ１が得られ（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００３７】
このように、本実施形態においては、処理済み画像データＳ１を再生する際の解像度に拘わらず、予め定められた周波数帯域を重み付けることができるため、常に一定の視覚特性を有する画像を再生可能な処理済み画像データＳ１を得ることができる。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、図２に示す方法により中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨを得ているが、画像データＳ０をウェーブレット変換し、これにより得られるデータに基づいて帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを得てもよい。以下、ウェーブレット変換による多重解像度変換について説明する。
【００３９】
図６はウェーブレット変換による多重解像度変換を説明するための図である。図６に示すように、まず、画像データＳ０がウェーブレット変換されて、画像データＳ０の１／２の解像度を有する４つのデータＬＬ１、ＨＬ１、ＬＨ１およびＨＨ１に分解される。ここで、データＬＬ１は画像データＳ０により表される画像の縦横のサイズを１／２に縮小した、すなわち解像度が１／２の画像を表し、データＨＬ１、ＬＨ１およびＨＨ１は最高周波数帯域の縦エッジ、横エッジおよび斜めエッジ成分の画像をそれぞれ表すものとなる。
【００４０】
さらに、図６に示すようにデータＬＬ１をさらにウェーブレット変換して４つのデータＬＬ２，ＨＬ２，ＬＨ２およびＨＨ２を得る。ここで、データＬＬ２はデータＬＬ１の縦横のサイズをさらに１／２に縮小した画像、すなわち解像度が画像データＳ０の１／４の画像を表すものとなり、データＨＬ２、ＬＨ２およびＨＨ２はそれぞれ最高周波数帯域の次の周波数帯域における縦エッジ、横エッジおよび斜めエッジ成分の画像を表すものとなる。
【００４１】
このように、ウェーブレット変換を行う毎に得られるデータＬＬに対してウェーブレット変換を所望とする回数繰り返して、複数の周波数帯域からなるデータＨＬｎ，ＬＨｎ，ＨＨｎ，ＬＬｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を多重解像度画像データとして得る。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、高周波数帯域が３００ｄｐｉ以上、中周波数帯域が１５０ｄｐｉ、低周波数帯域が７５ｄｐｉ以下と規定されている。
【００４３】
したがって、３００ｄｐｉの解像度で再生する場合、帯域画像生成手段３においては、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは、図６に示す２回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＬＬ２とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは、２回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２の加算値とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは、１回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１の加算値とされる。
【００４４】
一方、６００ｄｐｉの解像度で再生する場合、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは、図６に示す３回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＬＬ３とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは、３回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ３，ＬＨ３，ＨＨ３の加算値とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは、１回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１および２回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２の加算値とされる。
【００４５】
このように、画像データＳ０をウェーブレット変換することによっても、多重解像度変換画像データを得ることができ、したがって、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨを得ることができる。
【００４６】
なお、ラプラシアンピラミッドあるいはフーリエ変換等の方法によって画像データＳ０を多重解像度変換してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態においては、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨに対してゲイン処理を行っているが、低周波数帯域の帯域画像データに対してもゲイン処理を行ってもよく、中周波数帯域および高周波数帯域のいずれかの周波数帯域の帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨに対してのみゲイン処理を行ってもよい。また、さらに多くの周波数帯域の帯域画像データを得てゲイン処理を行ってもよい。
【００４８】
さらに、上記実施形態においては、高周波数帯域を３００ｄｐｉ、中周波数帯域を１５０ｄｐｉ、低周波数帯域を７５ｄｐｉとしているため、７５×２nの解像度の画像データＳ０に対しては多重解像度変換により、周波数帯域が３００ｄｐｉおよび１５０ｄｐｉの帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを容易に得ることができる。このため、７５×２nとなる解像度以外の画像データＳ０に対して周波数処理を施す場合には、画像データＳ０の解像度が７５×２nとなるように補間演算を行った後に多重解像度変換、ゲイン処理および加算を行い、得られた画像データを元の解像度に変換することにより、処理済み画像データを得ればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】多重解像度変換を説明するための図
【図３】中周波数成分のゲインを設定するテーブルを示す図
【図４】高周波数成分のゲインを設定するテーブルを示す図
【図５】本実施形態の動作を示すフローチャート
【図６】ウェーブレット変換による多重解像度変換を説明するための図
【図７】周波数特性を説明するための図
【符号の説明】
１ 入力手段
２ 多重解像度変換手段
３ 帯域画像生成手段
４ ゲイン処理手段
５ 加算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法および装置並びに画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人により、非鮮鋭マスク画像データ（以下、ボケ画像データという）を用いてシャープネス処理を行って画像の鮮鋭度を向上させる種々の周波数処理方法が提案されている（特開昭55-163472号、同55-87953号、特開平3-222577号、同10-75395号、同10-75364号、同10-171983号等）。この周波数処理方法は、例えば元の画像データＳorgからボケ画像データＳusを引いたものに強調度βを乗じたものを、画像データＳorgに加算することにより、画像データの所定の空間周波数成分を強調する処理を行う方法である。これを式で表すと下記の式（１）のようになる。
Ｓproc＝Ｓorg＋β×（Ｓorg−Ｓus） （１）
但し、Ｓproc：処理済み画像データ
Ｓorg：元の画像データ
Ｓus：ボケ画像データ
β：強調度
【０００３】
ボケ画像データＳusは、画像データＳorgに対してボケマスクを用いたフィルタリング処理を施すことにより得られる。ここで、ボケマスクとしては、３×３や５×５のように画像データＳorgに対して２次元的にフィルタリング処理を施すフィルタが用いられる。なお、処理済み画像データを再生する際の解像度に応じて、画像の周波数特性が異なることから、ボケマスクのサイズは、処理済み画像データを再生する画像の解像度に応じて設定される。
【０００４】
ここで、再生された画像がそれを見る者に対して与える視覚効果は、再生された画像が有する周波数特性と視覚特性とを掛け合わせたものと考えることができる。上述した周波数処理方法は、再生された画像が見る者に与える視覚効果に影響を与える周波数特性を制御する方法である。なお、周波数特性は、横軸に所定のスケールによる周波数を設定し、縦軸に各周波数におけるレスポンスをプロットすることにより表すことができる。
【０００５】
ところで、画像を再生する際の解像度が異なると画像上の１画素の大きさが異なるものとなるため、再生された画像が有する周波数特性の横軸のスケールが異り、その結果、視覚特性と掛け合わせることにより得られる視覚効果も異なるものとなる。
【０００６】
例えば、６００ｄｐｉの解像度のプリンタ（以下６００ｄｐｉプリンタとする）と３００ｄｐｉの解像度のプリンタ（以下３００ｄｐｉプリンタとする）とでは、１画素の大きさが３００ｄｐｉプリンタの方が６００ｄｐｉプリンタよりも２倍大きい。このため、周波数特性の横軸のスケールも３００ｄｐｉプリンタは６００ｄｐｉプリンタの１／２となり、その結果３００ｄｐｉプリンタにおいて得られた画像が見る者に与える視覚効果と６００ｄｐｉプリンタにおいて得られた画像が見る者に与える視覚効果とが異なるものとなる。
【０００７】
図７は観察距離が３０ｃｍの場合における輝度および色差に対する視覚特性を示す図であり、横軸は周波数、縦軸はコントラスト認知度すなわち視覚感度である。なお、実線が輝度の特性を、破線が色差の特性をそれぞれ示す。図７の実線に示すように、観察距離が３０ｃｍの場合、１cycle/mm付近に視覚感度のピークを有し、それ以上の周波数では視覚感度は下がる。したがって、画像を再生する場合、１cycle/mm付近に相当する周波数帯域を強調することが好ましい。
【０００８】
ところが、３００ｄｐｉプリンタの画素サイズは６００ｄｐｉプリンタの２倍であるため、３００ｄｐｉプリンタにおいて１cycle/mmに相当する情報は、６００ｄｐｉプリンタにおいては２cycle/mmに相当する。したがって、３００ｄｐｉプリンタに画像を再生する場合に適した周波数処理が施された画像データを、６００ｄｐｉプリンタにおいてプリント出力すると、得られた画像においては、強調されている周波数帯域と視覚感度のピークとがずれてしまい、再生された画像を見る者に対して適切な視覚効果を与えることができなくなってしまう。
【０００９】
したがって、視覚特性を考慮して最適な視覚効果をもたらす画像を再生するためには、周波数処理のパラメータ（具体的には上記ボケマスクのサイズや強調度等）を設定する際に、再生時の解像度が分かっている必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
画像の再生時の解像度が分かっていれば、これと視覚特性とを考慮して周波数処理のパラメータを設定して画像データに対して周波数処理を施すことにより、最適な視覚効果を有する画像を再生可能な処理済み画像データを得ることができる。換言すれば、周波数処理のパラメータは、周波数処理を施す画像データがある特定の解像度（基準解像度とする）にて再生されることを前提として設定されているといえる。したがって、処理済み画像データを再生する際の解像度（出力解像度とする）が、基準解像度とは異なる場合には、再生された画像はそれを見る者に対して最適な視覚効果を与えることができなくなってしまう。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、出力解像度に拘わらず一定の視覚効果を与えることができる処理済み画像を簡易に取得することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像処理方法は、画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法において、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得ることを特徴とするものである。
【００１３】
多重解像度変換の方法としてはウェーブレット変換、ラプラシアンピラミッドあるいはフーリエ変換等の方法が知られている。とくに、ウェーブレット変換は、信号の周波数解析方法の１つであるが、同じく周波数解析方法として広く用いられているフーリエ変換に比べ、信号の局所的な変化情報を検出しやすいという点で優れていることから、近年あらゆる信号処理の分野で脚光を浴びている（OLIVIER RIOUL and MARTIN VETTERLI;Wavelets and Signal Processing,IEEE SP MAGAZINE,P.14-38,OCTOBER 1991、Stephane Mallat;Zero-Crossings of a Wavelet Transform,IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,VOL.37,NO.4,P.1019-1033,JULY 1991 、特開平6-274614号、同6-350989号、同6-350990号、同7-23228号、同7-23229号、同7-79350号等）。
【００１４】
また、画像データに対して１画素おきにローパスフィルタによるフィルタリング処理を施して、解像度が画像データの１／２の画像データを得、さらに１画素おきのローパスフィルタによるフィルタリング処理を繰り返すことにより、多重解像度画像データを得るようにしてもよい。
【００１５】
「重み付け」とは、予め定められた周波数帯域の帯域画像データに対して所定の値を有するゲインを乗算することをいう。例えば１より大きいゲインを乗算すれば、処理済み画像データにより表される処理済み画像において、その周波数帯域に対応する周波数成分は強調され、１未満のゲインを乗算すればその周波数帯域に対応する周波数成分は抑制される。
【００１６】
なお、「重み付け」は、画像データの出力解像度に拘わらず、予め定められた周波数帯域の帯域画像データに対して行われるものである。
【００１７】
本発明による画像処理装置は、画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理装置において、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得る多重解像度変換手段と、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得る帯域画像生成手段と、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得る重み付け加算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
なお、本発明による画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の画像処理方法および装置によれば、画像データが多重解像度変換されて、複数の周波数帯域毎の多重解像度画像データが得られる。そして、多重解像度画像データに基づいて、処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データが得られる。そして、１または複数の帯域画像データが画像データに対して重み付け加算されて、１または複数の周波数帯域に対応する周波数成分が重み付けされた処理済み画像データが得られる。
【００２０】
このため、処理済み画像データを再生する際の解像度に拘わらず、予め定められた周波数成分を重み付けすることができ、その結果、一定の視覚特性を有する画像を再生可能な処理済み画像データを得ることができる。また、多重解像度画像データから帯域画像データを生成しているため、予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を容易に得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による画像処理装置は、画像データＳ０に対して周波数処理を施すものであり、画像データＳ０の入力を受け付ける入力手段１と、画像データＳ０を多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像データＳ０ｎを得る多重解像度変換手段２と、多重解像度画像データＳｂｎに基づいて、後述するように中周波数帯域および高周波数帯域の帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを生成する帯域画像生成手段３と、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨにゲインを乗算して処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を得るゲイン処理手段４と、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を画像データＳ０に加算して処理済み画像データＳ１を得る加算手段５とを備える。なお、本実施形態においては、画像データＳ０はネガフイルムやリバーサルフイルムに記録された画像をスキャナ等の読取手段において読み取ることにより得られたものとする。
【００２２】
多重解像度変換手段２は、下記のようにして画像データＳ０を多重解像度変換する。図２は多重解像度変換を模式的に説明するための図である。図２に示すように、まず、画像データＳ０に対して１画素おきにローパスフィルタによるフィルタリング処理を施し、画素数が縦横１／２、すなわち解像度が画像データＳ０の１／２の画像データＳｂ１を得る。ここで、ローパスフィルタによる１画素おきのフィルタリング処理は、全画素にローパスフィルタによるフィルタリング処理を施してから画素を１／２に間引くことと同等の処理である。なお、ローパスフィルタを用いているのは、画素を間引いた時に生じる折り返し歪みの発生を防止するためである。
【００２３】
そして、画像データＳｂ１に対して同様に１画素おきにローパスフィルタによるフィルタリング処理を施してさらに解像度が１／２の画像データＳｂ２を得、これを繰り返すことにより、解像度が画像データＳ０の１／２n（ｎ＝１〜Ｎ）の複数の画像データＳｂｎが得られる。
【００２４】
帯域画像生成手段３は、下記のようにして帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを生成する。
【００２５】
本実施形態においては、ゲイン処理手段４において、後述するように中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨにゲインが乗算される。また、本実施形態においては、高周波数帯域は３００ｄｐｉ以上、中周波数帯域は１５０ｄｐｉ、低周波数帯域は７５ｄｐｉと規定されている。
【００２６】
したがって、３００ｄｐｉの解像度で再生する場合、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは図２に示す２回フィルタリング処理を施すことにより得られた画像データＳｂ２とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは画像データＳｂ１から画像データＳｂ２を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ２とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは画像データＳ０から画像データＳｂ１を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ１とされる。
【００２７】
一方、６００ｄｐｉの解像度で再生する場合、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは図２に示す３回フィルタリング処理を施すことにより得られた画像データＳｂ３とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは画像データＳｂ２から画像データＳｂ３を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ３とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは画像データＳ０から画像データＳｂ２を減算することにより得られる帯域画像データＳｓ１′とされる。
【００２８】
ゲイン処理手段４は、下記の式（２）に示すように、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭにゲインＧＭを、下記の式（３）に示すように、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨにゲインＧＨを乗算して処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を得る。
ＳｓＭ′＝ＳｓＭ×ＧＭ （２）
ＳｓＨ′＝ＳｓＨ×ＧＨ （３）
【００２９】
ここで、ゲインＧＭ，ＧＨは、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨの絶対値｜ＳｓＭ｜，｜ＳｓＨ｜に基づいて設定される。図３は、帯域画像データＳｓＭの絶対値｜ＳｓＭ｜とゲインＧＭとの関係を表すテーブルＴ１、図４は帯域画像データＳｓＨの絶対値｜ＹＨ｜とゲインＧＨとの関係を表すテーブルＴ２を示す図である。
【００３０】
図３に示すようにゲインＧＭは、絶対値｜ＳｓＭ｜が所定の閾値Ｔｈ１より小さい画素に対する帯域画像データＳｓＭを、絶対値｜ＳｓＭ｜が所定の閾値Ｔｈ１より大きい画素に対する帯域画像データＳｓＭよりも大きく抑制するものである。
【００３１】
ここで、画像データＳ０により表される画像においては、フイルムに記録された画像を読み取ることにより得られたものであっても、デジタルカメラにおいて得られたものであっても、画像中の微小成分に起因するざらつきは、主として画像中の中周波数成分に現れるが低周波数成分との境界付近に相当するざらつきは画像中とくに目立つものであり、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭの絶対値｜ＳｓＭ｜としては比較的小さい値として表される。したがって、本実施形態においては、帯域画像データＳｓＭを抑制するものであるが、絶対値｜ＳｓＭ｜が、所定の閾値Ｔｈ１より小さい場合、その絶対値｜ＳｓＭ｜が得られた画素はとくに目立つざらつきに対応するものとみなして、その画素についてのみ他の画素と比較して帯域画像データＳｓＭを大きく抑制することにより、目立つざらつきの抑制を効率よく行うようにしたものである。
【００３２】
一方、図４に示すようにゲインＧＨは、絶対値｜ＳｓＨ｜が所定の閾値Ｔｈ２より小さい画素に対する帯域画像データＳｓＨを、絶対値｜ＳｓＨ｜が所定の閾値Ｔｈ２より大きい画素に対する帯域画像データＳｓＨよりも小さく強調するものである。
【００３３】
ここで、画像中の微小成分に起因するざらつきは画像の高周波数成分と中周波数成分との境界付近にも現れる。したがって、本実施形態においては、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨを強調するものであるが、帯域画像データＳｓＨの絶対値｜ＳｓＨ｜が所定の閾値Ｔｈ２より小さい場合、その絶対値｜ＳｓＨ｜が得られた画素について他の画素と比較して帯域画像データＳｓＨの強調度を小さくすることにより、鮮鋭度の強調と同時にざらつきが強調されてしまうことを防止することができる。
【００３４】
このようなテーブルＴ１，Ｔ２を参照することにより、帯域画像データＳｓＭの絶対値｜ＳｓＭ｜および帯域画像データＳｓＨの絶対値｜ＳｓＨ｜に基づいて、ゲインＧＭ，ＧＨがそれぞれ設定され、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨにゲインＧＭ，ＧＨがそれぞれ乗算され、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′が得られる。
【００３５】
加算手段５は、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′を原画像データＳ０に加算することにより処理済み画像データＳ１を得る。
【００３６】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図５は本実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、画像データＳ０の入力が受け付けられ（ステップＳ１）、多重解像度変換手段２において、多重解像度変換画像データＳｂｎが生成される（ステップＳ２）。さらに、帯域画像生成手段３において、多重解像度変換画像データＳｂｎに基づいて、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨが生成される（ステップＳ３）。そして、ゲイン処理手段４において、帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨにゲインが乗算され、処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′が得られる（ステップＳ４）。処理済み帯域画像データＳｓＭ′，ＳｓＨ′は加算手段５において画像データＳ０に加算されて処理済み画像データＳ１が得られ（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００３７】
このように、本実施形態においては、処理済み画像データＳ１を再生する際の解像度に拘わらず、予め定められた周波数帯域を重み付けることができるため、常に一定の視覚特性を有する画像を再生可能な処理済み画像データＳ１を得ることができる。
【００３８】
なお、上記実施形態においては、図２に示す方法により中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨを得ているが、画像データＳ０をウェーブレット変換し、これにより得られるデータに基づいて帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを得てもよい。以下、ウェーブレット変換による多重解像度変換について説明する。
【００３９】
図６はウェーブレット変換による多重解像度変換を説明するための図である。図６に示すように、まず、画像データＳ０がウェーブレット変換されて、画像データＳ０の１／２の解像度を有する４つのデータＬＬ１、ＨＬ１、ＬＨ１およびＨＨ１に分解される。ここで、データＬＬ１は画像データＳ０により表される画像の縦横のサイズを１／２に縮小した、すなわち解像度が１／２の画像を表し、データＨＬ１、ＬＨ１およびＨＨ１は最高周波数帯域の縦エッジ、横エッジおよび斜めエッジ成分の画像をそれぞれ表すものとなる。
【００４０】
さらに、図６に示すようにデータＬＬ１をさらにウェーブレット変換して４つのデータＬＬ２，ＨＬ２，ＬＨ２およびＨＨ２を得る。ここで、データＬＬ２はデータＬＬ１の縦横のサイズをさらに１／２に縮小した画像、すなわち解像度が画像データＳ０の１／４の画像を表すものとなり、データＨＬ２、ＬＨ２およびＨＨ２はそれぞれ最高周波数帯域の次の周波数帯域における縦エッジ、横エッジおよび斜めエッジ成分の画像を表すものとなる。
【００４１】
このように、ウェーブレット変換を行う毎に得られるデータＬＬに対してウェーブレット変換を所望とする回数繰り返して、複数の周波数帯域からなるデータＨＬｎ，ＬＨｎ，ＨＨｎ，ＬＬｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を多重解像度画像データとして得る。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、高周波数帯域が３００ｄｐｉ以上、中周波数帯域が１５０ｄｐｉ、低周波数帯域が７５ｄｐｉ以下と規定されている。
【００４３】
したがって、３００ｄｐｉの解像度で再生する場合、帯域画像生成手段３においては、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは、図６に示す２回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＬＬ２とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは、２回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２の加算値とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは、１回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１の加算値とされる。
【００４４】
一方、６００ｄｐｉの解像度で再生する場合、低周波数帯域の帯域画像データＳｓＬは、図６に示す３回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＬＬ３とされ、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭは、３回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ３，ＬＨ３，ＨＨ３の加算値とされ、高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨは、１回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ１，ＬＨ１，ＨＨ１および２回ウェーブレット変換を施すことにより得られたデータＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２の加算値とされる。
【００４５】
このように、画像データＳ０をウェーブレット変換することによっても、多重解像度変換画像データを得ることができ、したがって、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨを得ることができる。
【００４６】
なお、ラプラシアンピラミッドあるいはフーリエ変換等の方法によって画像データＳ０を多重解像度変換してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態においては、中周波数帯域の帯域画像データＳｓＭおよび高周波数帯域の帯域画像データＳｓＨに対してゲイン処理を行っているが、低周波数帯域の帯域画像データに対してもゲイン処理を行ってもよく、中周波数帯域および高周波数帯域のいずれかの周波数帯域の帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨに対してのみゲイン処理を行ってもよい。また、さらに多くの周波数帯域の帯域画像データを得てゲイン処理を行ってもよい。
【００４８】
さらに、上記実施形態においては、高周波数帯域を３００ｄｐｉ、中周波数帯域を１５０ｄｐｉ、低周波数帯域を７５ｄｐｉとしているため、７５×２nの解像度の画像データＳ０に対しては多重解像度変換により、周波数帯域が３００ｄｐｉおよび１５０ｄｐｉの帯域画像データＳｓＭ，ＳｓＨを容易に得ることができる。このため、７５×２nとなる解像度以外の画像データＳ０に対して周波数処理を施す場合には、画像データＳ０の解像度が７５×２nとなるように補間演算を行った後に多重解像度変換、ゲイン処理および加算を行い、得られた画像データを元の解像度に変換することにより、処理済み画像データを得ればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】多重解像度変換を説明するための図
【図３】中周波数成分のゲインを設定するテーブルを示す図
【図４】高周波数成分のゲインを設定するテーブルを示す図
【図５】本実施形態の動作を示すフローチャート
【図６】ウェーブレット変換による多重解像度変換を説明するための図
【図７】周波数特性を説明するための図
【符号の説明】
１ 入力手段
２ 多重解像度変換手段
３ 帯域画像生成手段
４ ゲイン処理手段
５ 加算手段
Claims (3)
- 画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法において、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得ることを特徴とする画像処理方法。 - 画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理装置において、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得る多重解像度変換手段と、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得る帯域画像生成手段と、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得る重み付け加算手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 画像データに対して周波数処理を施して処理済み画像データを得る画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記画像データを多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の多重解像度画像を表す多重解像度画像データを得る手順と、
前記多重解像度画像データに基づいて、前記処理済み画像データを再生する解像度に応じて予め定められた１または複数の周波数帯域の帯域画像を表す１または複数の帯域画像データを得る手順と、
該１または複数の帯域画像データを前記画像データに重み付け加算して前記処理済み画像データを得る手順とを有するプログラム。
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