JPH01128170A - 画像の平滑化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 多階調の二次元ディジタル画像を平滑化する画像の平滑
化処理方法に関し５、 画像のエツジを鈍らせることなく画像の凹凸を平滑化し
、且つ、画像の分解能を細かくすること　′を目的とし
、 多階調の二次元ディジタル画像を平滑化する画像の平滑
化処理方法であって、所定画素数のウィンドウを設け、
該ウィンドウ内の各画素の値を該ウィンドウ内の中心画
素の値とそれぞれ比較し、該中心画素の値との差が規定
値以下の画素を対象として該対象画素の値の平均値を求
め、該対象画素の値の平均値を前記中心画素の値とする
ように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は画像の平滑化処理方法に関し、特に、多階調の
二次元ディジタル画像を平滑化する画像の平滑化処理方
法に関する。

〔従来の技術〕

近年、多階調の二次元ディジタル画像は様々な分野で利
用されている。ところで、多階調の二次元ディジタル画
像の前処理において、ノイズ等に起因する画像の凹凸を
平滑化するフィルタ処理が行われている。

第５図は三次元形状を計測する場合における試料の一例
を示す斜視図である。同図に示されるように、例えば、
測定する試料１０が二角柱を横にした形状であるとき、
試料１０から得られる多階調（例えば、６ビツト階調）
の二次元ディジタル画像（原画像）■は、第６図（ａ）
および（ｂ）のようになる。ここで、第６図（ｂ）は、
第６図（ａ）の画像を数値で示したもので、具体的に、
各ブロック内の数値は試料１０の高さに対応したもので
ある。

この原画像１には、通常、計測時のノイズ等に起因して
凹凸部が存在している。そのため、原画像１の凹凸部は
フィルタ処理により平滑化しなければならない。さらに
、例えば、原画像１は試料１゜の高さを６ビツト階調で
表しているが、必要に応じて分解能を細かくして、例え
ば、８ビット階調で試料１０の高さを表示しなければな
らないことがある。

このような原画像１を平滑化処理する方法としては、一
般に、近傍平均およびメデイアンの２つの処理方法が知
られている。

第７図は従来の画像の平滑化処理方法の一例により処理
された画像を示す図であり、近傍平均処理を説明するた
めのものである。この近傍平均処理は、例えば、３×３
の画素サイズのウィンドウ内において、各画素の値を平
均し、その平均値をウィンドウの中心画素の値とするも
のである。

第８図は従来の画像の平滑化処理方法の他の例により処
理された画像を示す図であり、メデイアン処理を説明す
るためのものである。このメデイアン処理は、例えば、
３×３の画素サイズのウィンドウ内において、各画素の
値の中央値を算出し、その各画素の値の中央値をウィン
ドウの中心画素の値とするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、従来、多階調の二次元ディジタル画像
の平滑化処理は、近傍平均およびメデイアンの２つの方
法が広く使用されている。

第７図（ａ）および（ｂ）に示されるように、原画像ｌ
に対して近傍平均処理を行うと、処理された画像１０１
は、凹凸部を平滑化することができると共に、分解能を
細かくすることができる。しかし、画像１０１のエツジ
部において、試料１０が存在しない個所に対しても３×
３の画素サイズのウィンドウ内における全ての画素の値
が平均されるので、画像１０１のエツジが鈍ることにな
る。このようなエツジが鈍った画像１０１では、試料１
０の形状および位置等を正確に認識することが難しいと
いう問題点がある。

また、第８図（ａ）および（ｂ）に示されるように、原
画像１に対してメデイアン処理を行うと、処理された画
像１０２は、凹凸部を平滑化することができると共に、
エツジを鋭く保つことができる。しかし、メデイアン処
理は、例えば、３×３の画素サイズのウィンドウ内にお
いて、各画素の値の中央値を算出してウィンドウの中心
画素の値にするという複雑なアルゴリズムを実行しなけ
ればならないために、ハードウェアでは回路量が多くな
り費用および占有容積が増大することになり、また、ソ
フトウェアでは処理時間が長くなるという問題点がある
。

本発明の目的は、上述した従来形の画像の平滑化処理方
法が有する問題点に鑑み、画像のエツジを鈍らせること
なく画像の凹凸を平滑化し、且つ、画像の分解能を細か
くすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、多階調の二次元ディジタル画像を平滑
化する画像の平滑化処理方法であって、所定画素数のウ
ィンドウを設け、該ウィンドウ内の各画素の値を該ウィ
ンドウ内の中心画素の値とそれぞれ比較し、該中心画素
の値との差が規定値以下の画素を対象として該対象画素
の値の平均値を求め、該対象画素の値の平均値を前記中
心画素の値とすることを特徴とする画像の平滑化処理方
法が提供される。

〔作　用〕

上述した構成を有する本発明の画像の平滑化処理方法に
よれば、所定画素数のウィンドウ内の各画素の値は、そ
のウィンドウ内の中心画素の値と比較される。そして、
中心画素の値との差が規定値以下の画素が対象として選
択され、それら対象画素の値の平均値が中心画素の値と
される。

これにより、画像のエツジが鈍ることなく画像の凹凸を
平滑化し、且つ、画像の分解能を細かくすることができ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る画像の平滑化処理方
法の一実施例を説明する。

第１図は本発明に係る画像の平滑化処理方法を説明する
ための図である。同図（ｂ）に示されるように、例えば
、ウィンドウ２が３×３の画素で構成される場合、まず
、注目する画素１５４に対してその画素１５４をウィン
ドウ２の中心のブロック２５に位置させる。次いで、ウ
ィンドウ２の９つのブロック２１〜２９内の画素１４３
．１４４．１４５．１５３．１５４，１５５゜１６３、
１６４．１６５の値（例えば、高さを表す）を中心画素
１４５の値とそれぞれ比較する。さらに、上記の９つの
画素の内、中心画素１４５の値との差が規定値Ｒ以下の
画素を選択する。第１図の場合、規定値Ｒは値’ＩＪよ
りも僅かに大きく設定されていて、９つの画素１４３．
１４４．１４５．１５３．１５４．１５５．１６３゜１
６４．１６５の全てが平均値を算出するための対象画素
となる。そして、対象画素１４３．１４４．１４５．１
５３．１５４．１５５，１６３，１６４，１６５の値の
平均値を求め、その対象画素の値の平均値を中心画素１
５４の値とする。

この場合は、従来の近傍平均処理と同様な結果が得られ
ることになる。

次に、注目する画素１１１が原画像１のエツジ部の場合
、画素１１１をウィンドウ２の中心のブロック２５に位
置させ、そのウィンドウ２の９つのブロック２１〜２９
内の画素の値を中心画素１１１の値とそれぞれ比較する
。ここで、第１図（ｃ）から明らかなように、ウィンド
ウ２のブロック２１，２４，２７，２８゜２９には原画
像ｌを構成する画素は含まれないことになる。そして、
中心画素１１１の値との差が規定値Ｒ以下の画素を選択
する。第１図の場合、４つの画素１１Ｌ１１２，１２１
．１２２だけが対象画素となる。

そして、対象画素１１１，１１２，１２１，１２２の値
の平均値を求め、その対象画素の値の平均値を中心画素
１１１の値とする。このように、注目する画素１１１が
エツジ部の場合には、中心画素１１１の値との差が規定
値Ｒ以上であるウィンドウ２のブロック２１゜２４．２
７，２８．２９の画素の値は平均処理に含まれないので
、画像のエツジ部が鈍ることがない。

第２図は本発明の画像の平滑化処理方法により処理され
た画像を示す図である。同図（ａ）および（ｂ）に示さ
れるように、処理された画像１００は、凹凸部を平滑化
することができると共に、分解能を細かくすることがで
きる。さらに、画像１００のエツジ部において、中心画
素の値との差が規定値Ｒ以上であるウィンドウ２内の画
素、例えば、試料１０が存在しないウィンドウ２のブロ
ック内の画素に対しては平均値を算出する画素の対象と
はならないために、画像１００のエツジが鈍ることがな
い。

第３図は本発明の画像の平滑化処理方法が適用される装
置の一例を示すブロック回路図である。

同図に示されるように、差回路３１〜３９の一方の入力
端りには中心画素Ｐ、の稙が供給され、また、差回路３
１〜３９の他方の入力端Ｅにはそれぞれウィンドウ２内
に含まれる９つの画素Ｐ、〜Ｐ９の値が供給されていて
、２つの入力端りおよびＥに供　　　　′給される中心
画素Ｐ５の値と画素Ｐ、〜Ｐ、の値との差の絶対値を出
力端Ｆから出力するようになされている。比較回路４１
〜４９の一方の入力端Ａには規定値Ｒが供給され、また
、比較回路４１〜４９の他方の入力端Ｂには差回路３１
〜３９の出力がそれぞれ供給されている。ゲート回路５
１〜５９の入力端■には画素Ｐ、〜Ｐ、の値が供給され
、また、ゲート回路５１〜５９のゲートＧには比較回路
４１〜４９の出力が出力端Ｃからそれぞれ供給されるよ
うになされている。ここで、比較回路４およびゲート回
路５の動作については、第３図の上方に示される通りで
ある。

ゲート回路５１〜５９の出力は出力端Ｏから加算回路６
ａに供給され、また、比較回路４１〜４９の出力はゲー
ト回路５１〜５９のゲートＧに供給されると共に、加算
回路６ｂにも供給されている。加算回路６ａの出力は、
乗算回路７によって４倍にされ、そして、乗算回路７の
出力は除算回路８の一方の入力端に供給され、除算回路
８の他方の入力端に供給された加算回路６ｂの出力によ
り除算されることになる。

これにより６ビツト階調の画素の値は８ビット階調の値
に変換されることになる。

第４図は第３図における差回路の一例を示すブロック回
路図である。同図に示されるように、差回路３は、比較
回路３０１．減算回路３０２．３０３および選択回路３
０４で構成されている。差回路３の一方の入力端りには
中心画素の値が供給され、また、差回路３の他方の入力
端Ｅにはウィンドウ２内に含まれる各画素の値が供給さ
れるようになされている。すなわち、差回路３の一方の
入力端りに供給された中心画素の値は、比較回路３０１
の一方の入力、減算回路３０２の他方の入力および減算
回路３０３の一方の入力にそれぞれ供給されている。ま
た、差回路３の他方の入力端Ｅ供給されたウィンドウ２
内に含まれる各画素の値は、比較回路３０１の他方の入
力、減算回路３０２の一方の人力および減算回路３０３
の他方の入力にそれぞれ供給されている。そして、減算
回路３０２および３０３の出力は、比較回路３０１の出
力により制御される選択回路３０４にそれぞれ供給され
ていて、選択回路３０４の出力端Ｆから中心画素の値と
ウィンドウ２内に含まれる各画素の値との差の絶対値Ｉ
　Ｄ−Ｅ　ｌが出力されるようになされている。

上記した実施例において、ウィンドウ２は３Ｋ３画素で
構成されているが、本発明の画像の平滑化処理方法で使
用するウィンドウ２は、この３×　′３画素のものに限
定されるものではなく、例えば、Ｋ、Ｌを整数とし、且
つ、ＫおよびＬは同時に零とはならないものとして、ウ
ィンドウ２は（２Ｋ＋１）Ｘ　（２Ｌ＋１）画素で構成
することができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係る画像の平滑化処理
方法は、ウィンドウ内における各画素の値と中心画素の
値との差が規定値以下の画素を対象として平均値を求め
、その対象画素の値の平均値を中心画素の値とすること
によって、画像のエツジを鈍らせることなく画像の凹凸
を平滑化し、且つ、画像の分解能を細かくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像の平滑化処理方法の原理を説
明するための図、 第２図は本発明の画像の平滑化処理方法により処理され
た画像を示す図、 第３図は本発明の画像の平滑化処理方法が適用される装
置の一例を示すブロック回路図、第４図は第３図におけ
る差回路の一例を示すブロック回路図、 第５図は三次元形状を計測する場合における試料の一例
を示す斜視図、 第６図は第５図の試料の原画像を示す図、第７図は従来
の画像の平滑化処理方法の一例により処理された画像を
示す図、 第８図は従来の画像の平滑化処理方法の他の例により処
理された画像を示す図である。 （符号の説明） １・・・原画像、 ２・・・ウィンドウ、 ３．３１〜３９・・・差回路、 ４．４１〜４９・・・比較回路、 ５．５１〜５９・・・ゲート回路、 ６ａ、６ｂ・・・加算回路、 ７・・・乗算回路、 ７・・・除算回路、 １０・・・試料、 １００・・・本発明の平滑化処理により得られた多階調
の二次元ディジタル画像、 １０１・・・従来の近傍平均処理により得られた多階調
の二次元ディジタル画像、 １０２・・・従来のメデイアン処理により得られた多階
調の二次元ディジタル画像、 Ｒ・・・規定値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多階調の二次元ディジタル画像を平滑化する画像の
   平滑化処理方法であって、 所定画素数のウィンドウを設け、該ウィンドウ内の各画
   素の値を該ウィンドウ内の中心画素の値とそれぞれ比較
   し、該中心画素の値との差が規定値以下の画素を対象と
   して該対象画素の値の平均値を求め、該対象画素の値の
   平均値を前記中心画素の値とすることを特徴とする画像
   の平滑化処理方法。 ２、前記ウィンドウは、 （２Ｋ＋１）×（２Ｌ＋１） ただし、Ｋ、Ｌは整数であり、且つ、 ＫおよびＬは同時に零とはならない、 の画素で構成されている特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。