JP4661238B2 - 画像処理方法および画像処理装置ならびに画像処理プログラム - Google Patents
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Description
ここで、図14(a)に示すように、ベース成分の信号値が急激に変化する部分(エッジ部分)が存在している画像データを想定する。このような場合、上述した平滑化フィルタを使用してベース成分を抽出すると、図14(b)実線に示すように、本来のベース成分(図14(b)波線)に含まれるエッジ部分、すなわちベース成分の信号値が急激に変化する部分がぼかされることになる。
「Fast Bilateral Filtering for the Display of High-Dynamic-Range Images」Fredo Durand and Julie Dorsey著、SIGGRAPH 2002
(1)請求項1記載の発明は、ディテール成分とベース成分と含む画像データに関して、少なくとも前記ベース成分を抽出する際に、画像のエッジを維持しつつ前記ベース成分を抽出可能なエッジ維持フィルタを用いて前記ベース成分を抽出し、抽出された前記ベース成分に関してフィルタ処理を実行する画像処理方法であって、前記エッジ維持フィルタは、前記ベース成分の信号値が一定の領域を検出するための低周波成分と、前記ベース成分のエッジ部分を検出するための高周波成分とを抽出するものであり、前記フィルタ処理は、前記ベース成分を抽出するための低周波成分及び前記ベース成分のエッジ部分を抽出するための高周波成分の中間に位置する中周波成分が画像データに存在することを検出した場合にのみ前記エッジ維持フィルタにより抽出されたベース成分を平滑化するフィルタ処理である、ことを特徴とする画像処理方法である。
請求項1、請求項2、請求項3記載の発明では、ディテール成分とベース成分と含む画像データに関して、少なくとも前記ベース成分を抽出する際に、画像のエッジを維持しつつベース成分を抽出可能なエッジ維持フィルタを用いてベース成分を抽出し(第1フィルタ処理)、抽出されたベース成分に関して、エッジ維持フィルタによって誤検出された部分を除去するフィルタ処理(第2フィルタ処理)を実行する。
〈第1の実施形態〉
まず、図1以降を参照して、本発明の画像処理方法および画像処理装置ならびに画像処理プログラムを画像処理装置に適用した場合の第1の実施形態の電気的構成の具体例を説明する。ここで、画像処理装置は以下の各手段から構成されている。なお、図1は本実施形態の画像処理装置の主要部分の機能的な構成を示す機能ブロック図、図2は画像処理装置を構成する具体的な回路や装置の一例を示すブロック図である。
160は、圧縮されたベース成分とディテール成分とを合成する合成部である。なお、ディテール成分抽出部140で減算を実行した場合には、この合成部160ではベース成分とディテール成分との加算によって合成を行う。また、ディテール成分抽出部140で除算を実行した場合には、この合成部160ではベース成分とディテール成分とを掛け合わせることによって合成を行う。この合成部160からは、信号値の振幅が大きいベース成分が圧縮されつつ、ディテール成分は圧縮されていないため、画像の明るさなどの部分は圧縮されるものの、画像の細かな描写は失われない状態の画像データが出力される。
図1で機能的構成を示した演算部110は、各部を制御する制御手段としてのCPU101と、各種データや各種プログラムが格納されているROM102と、画像データが展開されて処理される作業エリアとしてのRAM103と、を有している。
まず、画像処理装置100の演算部110に画像データIが入力される(図3S1)。ここで、第1フィルタ120としてエッジ維持フィルタGを用意する(図3S2)。さらに、第2フィルタ130として平滑化フィルタf(x,y)を用意する(図3S3)。画像処理プログラムによりCPU101が画像処理を実行する場合には、ROM102に格納されているパラメータに従って、CPU101がエッジ維持フィルタGを第1フィルタ部120として用意し、同様にCPU101が平滑化フィルタfを第2フィルタ部130として用意する。
ここで、周辺領域を取り、隣接領域の平均値の差V(x,y,si)を計算する(図6S5)。そして、この隣接領域の平均値の差V(x,y,si)と閾値σとを比較する(図6S6)。なお、以上の判断に偏りをなくすため、閾値は全画素における隣接領域の平均値の差の平均値σに設定しておく。
ここで、以上の隣接領域の平均値の差V(x,y,si)がσより大きく(図6S6でY)、かつ、i=0であれば(図6S7でY)、画素(x,y)は高周波部分であると判断する(図6S11)。
ここで、図7以降を参照して、本発明の画像処理方法および画像処理装置ならびに画像処理プログラムを画像処理装置に適用した場合の第2の実施形態の電気的構成の具体例を説明する。
160は、圧縮されたベース成分とディテール成分とを合成する合成部である。なお、ディテール成分抽出部140で減算を実行した場合には、この合成部160ではベース成分とディテール成分との加算によって合成を行う。また、ディテール成分抽出部140で除算を実行した場合には、この合成部160ではベース成分とディテール成分とを掛け合わせることによって合成を行う。この合成部160からは、信号値の振幅が大きいベース成分が圧縮されつつ、ディテール成分は圧縮されていないため、画像の明るさなどの部分は圧縮されるものの、画像の細かな描写は失われない状態の画像データが出力される。
ここで、第1フィルタ部120で複数のエッジ維持フィルタのいずれを使用してベース成分の抽出を行うかについて、その画素の周波数成分について、周波数検出部122が検出する(図8S2、S3)。ここで、画素の周波数成分とは、周囲の画素の信号値との差異によって生じる周波数成分のことである。
例えば、急激なエッジ部分に対応するため高周波成分をエッジ部分として検出するエッジ維持フィルタ、滑らかな変化のエッジ部分に対応するため若干低い高周波成分や中周波成分をエッジ部分として検出するエッジ維持フィルタ、更に滑らかで緩やか変化のエッジ部分に対応するために低周波成分をエッジ部分として検出するエッジ維持フィルタ、を用意しておく。
そして、第1フィルタ部120により画像データに対してフィルタ処理(J(x,y)=I(x,y)*f(x,y))を実行し(図8S7)、周波数成分に応じて選択されたエッジ維持フィルタによって画像データに含まれるベース成分Jを抽出する。
ここで、図10(a)の領域aの画素では周波数検出部122で低周波成分が検出されるため、低周波成分に合致したエッジ維持フィルタが選択される。これにより、図10(b)の領域aのような平坦あるいは緩やかなベース成分が抽出される。
上述した第2の実施形態における以上の説明では、検出された画素毎の周波数成分に応じて、高周波数側の周波数成分ではフィルタサイズを小さくすると共に低周波側の周波数成分ではフィルタサイズが大きくなるようにフィルタサイズを決定し、決定されたフィルタサイズのエッジ維持フィルタによりベース成分を抽出することを特徴としており、図7と図9とに示すように複数のエッジ維持フィルタを用意してフィルタリング実行時に選択するものであった。ここで、この第2の実施形態の変形例として、画素の周波数成分に応じたフィルタサイズのエッジ維持フィルタを逐次生成あるいは変更することも可能である。
160は、圧縮されたベース成分とディテール成分とを合成する合成部である。なお、ディテール成分抽出部140で減算を実行した場合には、この合成部160ではベース成分とディテール成分との加算によって合成を行う。また、ディテール成分抽出部140で除算を実行した場合には、この合成部160ではベース成分とディテール成分とを掛け合わせることによって合成を行う。この合成部160からは、信号値の振幅が大きいベース成分が圧縮されつつ、ディテール成分は圧縮されていないため、画像の明るさなどの部分は圧縮されるものの、画像の細かな描写は失われない状態の画像データが出力される。
ここで、第1フィルタ部120でエッジ維持フィルタ120sをどのようなフィルタサイズにしてベース成分の抽出を行うかについて、その画素の周波数成分について、周波数検出部122が検出する(図12S2)。ここで、画素の周波数成分とは、周囲の画素の信号値との差異によって生じる周波数成分のことである。
例えば、急激なエッジ部分に対応するため高周波成分をエッジ部分として検出するためのフィルタサイズの小さいエッジ維持フィルタ、滑らかな変化のエッジ部分に対応するため若干低い高周波成分や中周波成分をエッジ部分として検出するためのフィルタサイズの中程度のエッジ維持フィルタ、更に滑らかで緩やか変化のエッジ部分に対応するために低周波成分をエッジ部分として検出するためのフィルタサイズの大きなエッジ維持フィルタのように、周波数検出部122での検出結果に応じて段階的あるいは連続的にフィルタサイズを変更する。
第4の実施形態では、エッジ維持フィルタをノイズ除去フィルタとして使用する際の改良を特徴としている。すなわち、エッジ維持フィルタは画像のエッジ部分を維持しつつベース成分を抽出するものであるが、振幅の小さい高周波成分を抽出しないため、ノイズ除去フィルタとして使用することが可能である。しかし、周波数成分や振幅の関係で、エッジ維持フィルタを通過してしまうノイズ成分も存在している。このため、従来は、エッジ維持フィルタは、ノイズ除去フィルタとして使用するには十分でないと思われていた。
また、以上の具体例は、画素の周波数検出を周辺画素とのコントラスト変化によって行うようにしていたが、これに限られず、周辺画素の標準偏差を基準にするなど、あるいは、ウェブレット関数で所望な周波数を取り出すなど、各種の手法を用いることが可能である。
101 CPU
102 ROM
103 RAM
110 演算部
120 第1フィルタ部(エッジ維持フィルタ)
122 周波数検出部
130 第2フィルタ部
140 ディテール成分抽出部
150 圧縮部
160 合成部
170 操作部
180 表示部
190 HDD
Claims (3)
- ディテール成分とベース成分と含む画像データに関して、少なくとも前記ベース成分を抽出する際に、
画像のエッジを維持しつつ前記ベース成分を抽出可能なエッジ維持フィルタを用いて前記ベース成分を抽出し、
抽出された前記ベース成分に関してフィルタ処理を実行する画像処理方法であって、
前記エッジ維持フィルタは、前記ベース成分の信号値が一定の領域を検出するための低周波成分と、前記ベース成分のエッジ部分を検出するための高周波成分とを抽出するものであり、
前記フィルタ処理は、前記ベース成分を抽出するための低周波成分及び前記ベース成分のエッジ部分を抽出するための高周波成分の中間に位置する中周波成分が画像データに存在することを検出した場合にのみ前記エッジ維持フィルタにより抽出されたベース成分を平滑化するフィルタ処理である、
ことを特徴とする画像処理方法。 - ディテール成分とベース成分と含む画像データに関して、少なくとも前記ベース成分を抽出する画像処理装置であって、
画像のエッジを維持しつつ前記ベース成分を抽出可能なエッジ維持フィルタを用いて前記ベース成分を抽出する第1フィルタ部と、
前記エッジ維持フィルタにより抽出された前記ベース成分に関してフィルタ処理を実行する第2フィルタ部と、
を有し、
前記第1フィルタ部は、前記ベース成分の信号値が一定の領域を検出するための低周波成分と、前記ベース成分のエッジ部分を検出するための高周波成分とを抽出し、
前記第2フィルタ部は、前記ベース成分を抽出するための低周波成分と前記ベース成分のエッジ部分を抽出するための高周波成分との中間に位置する中周波成分が画像データに存在することを検出した場合に、前記エッジ維持フィルタにより抽出されたベース成分を平滑化する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - ディテール成分とベース成分と含む画像データに関して、少なくとも前記ベース成分を抽出する画像処理プログラムであって、
画像のエッジを維持しつつ前記ベース成分を抽出可能なエッジ維持フィルタを用いて前記ベース成分を抽出する第1フィルタリングルーチンと、
前記第1フィルタリングルーチンにより抽出された前記ベース成分に関してフィルタ処理を実行する第2フィルタリングルーチンと、
を有し、
前記第1フィルタリングルーチンは、前記ベース成分の信号値が一定の領域を検出するための低周波成分と、前記ベース成分のエッジ部分を検出するための高周波成分とを抽出し、
前記第2フィルタリングルーチンは、前記ベース成分を抽出するための低周波成分と前記ベース成分のエッジ部分を抽出するための高周波成分との中間に位置する中周波成分が画像データに存在することを検出した場合に、前記第1フィルタリングルーチンにより抽出されたベース成分を平滑化する、
ことを特徴とする画像処理プログラム。
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