JPH0273783A

JPH0273783A - 画像強調回路

Info

Publication number: JPH0273783A
Application number: JP63224466A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kuroda; 黒田　一朗; Masafumi Shioka; 詩岡　雅史
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-03-13
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2832954B2

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】〔、産業上の利用分野〕本発明は、不鮮明な画像信号を処理することにより、鮮
明な画像信号を抽出する画像強調回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ロボフトの目やファクトリ・オートメーション
用監視カメラなどの映写機からの画像信号を鮮明にする
ために、画像処理を施すことが知られている。

第４図ＡおよびＢは画像信号を示す。同図Ａは画像強調
前の画像信号を示し、同図Ｂは画像強調後の画像信号を
示す。またｌ−１，２−１，３１は、画像強調前の画像
信号のインテンシテイが極端に弱い部分、適度な部分、
極端に強い部分を示し、１−２．２−２．３−２は、画
像強調後の画像信号のインテンシテイが極端に弱い部分
、適ヴな部分、極端に強い部分を示す。

画像信号が不鮮明になる原因として、同図Ａに示すよう
にインテンシテイの極端に弱い部分１１または強い部分
３−１において、映写機のダイナミンクレンジの制約か
ら、画像の細かい変動信号が十分に記録されないまま画
像信号として出力される点が挙げられる。

このため従来、インテンシテイの極端に弱い部分１−１
または強い部分３−１につい°Ｃ１そのインテンシテイ
を大きくまたは小さくすると共に、その分、細かい変動
信号を増強するように補正する技術が提供されている（
プロ／−ディンクズオブ　アイシーエイニスニスビー（
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　ＩｃＡｓ５Ｐ）、１９８
１　（米）ｐ、１１１７−１１２０参照）。

第５図は前記した従来技術による画像強調回路の構成を
示す。入力端子４から人力された画像信号５の低域空間
のみを低域空間フィルタ６により通過させることによっ
て、平均的局部インテンシテイ信号７を得る。一方、減
算器８により、画像信号５から平均的局部インテンシテ
イ信号７を除去して細部信号９を得る。

そして第１の変換回路ＩＯにより、細部信号９の増幅係
数１１を平均的局部インテンシテイ信号７から得ろ。つ
まり、平均的局部インテンシテイ信号７が極端に弱い部
分１−１および強い部分３１　（第４図Ａ参照）で大き
い値をとるように、非線形な重み付けを施した増幅係数
１１を出力する。乗算器１２は、この増幅係数１１に基
づいて、細部信号９を増幅することにより、前記した部
分ｌ−１，３−１（第４図Ａ参照）における細部信号９
を選択的に増幅する。

また、このように細部信号９を強調して平均的局部イン
テンシテイ信号７に加えると、画像のダイナミックレン
ジを越える可能性があるため、第２の変換回路１３によ
り、平均的局部インテンシテイ信号７の極端に弱い部分
１−１　（第４図Ａ参照）を選択的に強くすると共に、
極端に強い部分３−１　（第４図Ａ参照）を選択的に弱
くする修正を行い、修正された平均的局部インテンシテ
イ信号１４と強調された細部信号１５を加算器１６で加
え合わせ、出力端子１７から出力する。この結果、イン
テンシテイの適切な部分２−１はそのまま出力し、しか
もインテンシテイの強過ぎたり弱過ぎたりする部分１−
１．３−１　（第４図Δ参照）は調節を加えて出力でき
、第４図已に示すような画像強調が行えることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

画像強調では、インテンシテイが適切な部分２１　（第
４図Ａ参照）をなるべくそのままにしておく必要がある
が、前記した従来技術では、平均的局部インテンシテイ
信号７のレベルに基づいて増幅係数１１を決定するため
、増幅係数１１の最適な特性は入力画像ごとに異なって
しまい、増幅係数１１の設定を慎重に行うことが必要と
なる問題点がある。このため、写真などの静止画を処理
する場合などは、増幅係数１１の重み付けの設定が特に
難しいものとなり、またテレビカメラからの信号を実時
間で処理する場合などは、時間的に困難となる。

また増幅係数１１は平均的局部インテンシテイ信号７の
レベルに依存するため、たとえば平均的局部インテンシ
テイが低い部分１−１における局部的高レベル部分に対
し、大きく増幅し過ぎてしまうという問題点があった。

本発明は、このような問題点に鑑み、平均的局部インテ
ンシテイに対しレベルの異なる局部について好ましい増
幅を行える画像強調回路を提供することを目的とし、さ
らに、適切な増幅係数の設定が容易な画像強調回路を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記した目的を達成するため、下記の画像強
調回路を提供するものである。

請求項１に係る画像強調回路は、次の各手段を具備する
ものである。

（１）入力画像信号を低域信号および高域信号に分離す
る空間フィルタ。

（２）低域信号に応じて増幅係数を決定する増幅係数決
定手段。

（３）高域信号の振幅が大きいことにより、増幅係数を
小さく補正する係数補正手段。

（４）係数補正手段により補正された増幅係数に基づい
て高域信号を補正する高域信号補正手段。

（５）低域信号に対し、振幅が大きいことにより減衰を
行うと共に、振幅が小さいことにより増幅を行う低域信
号補正手段。

（６）高域信号−重圧手段および低域信号補正手段の出
力を加算して出力する加算手段。

また請求項２に係る画像強調回路は、次の各手段を具備
するものである。

（２）高域信号の振幅が小さいことにより、低域信号を
出力するゲート手段。

（３）ゲート手段から出力される低域信号の振幅のヒス
トグラムを計算するヒストグラム計算手段。

（４）ヒストグラムに対し、振幅の小さい部分が大きく
なる重み付けを行って増幅関数を求める重み付け手段。

（５）増幅関数および低域信号に応じて増幅係数を決定
する係数決定手段。

（６）高域信号の振幅が大きいことにより、増幅係数を
小さく補正する係数補正手段。

（７）係数補正手段により補正された増幅係数に基づい
て高域信号を補正する高域信号補正手段。

（８）低域信号に対し、振幅が大きいことにより減衰を
行うと共に、振幅が小さいことにより増幅を行う低域信
号補正手段。

（９）高域信号補正手段および低域信号補正手段の出力
を加算して出力する加算手段。

〔作用〕

本発明に係る画像強調回路は、空間フィルタにより入力
画像信号を低域信号と高域信号とに分離し、それぞれを
低域信号補正手段および高域信号補正手段により補正し
た後、加算手段により両信号を加算するものである。

請求項１に係る画像強調回路は、高域信号補正手段が、
増幅係数決定手段により低域信号に応じて決定される増
幅係数に基づいて、高域信号を増幅する。そして高域信
号の振幅レベルが局部的に大きい場合、係数補正手段に
より増幅係数を小さく補正することによって、局部的に
振幅レベルが大きい高域信号を強調し過ぎてしまうこと
を回避している。

さらに請求項２に係る画像強調回路は、これに加えて、
増幅係数決定手段により増幅係数を次のように決定する
ものである。まずゲート手段により、振幅が小さい高域
信号、つまり増幅すべき高域信号に対応する低域信号を
得る。そして、この低域信号の振幅のヒストグラムをヒ
ストクラム計算手段により計算する。このヒストクラム
は、増幅すべき高域信号が集中する平均的局部インテン
シテイに対して大きな値をとるので、このヒストグラム
の値に基づいて増幅係数を決定する。

すなわち、振幅レベルの小さな成分が大きくなるように
、重み付け手段によりヒストグラムに重み付けを加える
ことによって、増幅関数を求める。

人間の平均的局部インテンシテイに対する視覚特性とし
て、平均的局部インテンシテイのレベルが極端に小さい
場合、画像細部に対する検知能力が低下する。前記の重
み付けをヒストグラムに行うことによって、この視覚特
性を補償するものである。そして増幅係数決定手段によ
り、増幅関数および低域信号に基づいて、増幅係数を決
定する。

この増幅係数に基づいて高域信号補正手段により高域信
号を補正することで、必要な増幅を高域信号に施すこと
ができる。

［実施例］以下図面を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る画像強調回路を示す
。低域空間フィルタ６は、入力端子４から入力された画
像信号５に対し低域空間周波数ろ波を行い、平均的局部
インテンシテイ信号７を出力するものである（昭和６０
年度電子通信学会情報システム部門全国大会講演番号１
６８「積和演算に基づいた画像フィルタリングの高速化
手法」原崎秀信他、参照）。減算器８は、画像信号５か
ら平均的局部インテンシテイ信号７を減算して細部信号
９を得るものである。乗算器１２は、細部信号９に増幅
係数１１を乗算することによって、細部信号９を補正す
るものである。第１の変換回路１８は、平均局部インテ
ンシテイ信号７０レベルに基づいて、増幅係数ｔｉを出
力するものである。第２の変換回路１３は、平均的局部
インテンシテイ信号７に対し、レベルが極端に弱い部分
はレベルを強くすると共に、レベルが極端に強い部分は
レベルを弱（する修正を行うものである。加算２５１６
は、修正された平均的局部インテンシテイ信号１４と増
幅された細部信号１５とを加算して画像信号１９を再生
し、出力端子１７から出力するものである。第３の変換
回路２０は、細部信号９のレベルに基づいて、補正係数
２１を出力するものである。

第２図は、第３の変換回路２０の特性を示す。

細部信号９のレベルがしきい値Ｔｌｌ＋以下である場合
、補正係数２１は「１」であり、細部信号９のレベルが
しきい値ＴｌｌＨ以上である場合、補正係数２１は細部
信号９のレベルが大きくなるに従って小さくなる。しき
い値ＴＨＩＩは、画像の細部が十分鮮明に見えると考え
られる下限値に設定されている。

本実施例に係る画像強調回路の動作を説明する。

その概略を説明すれば、まず、入力端子４に入力された
画像信号５は、低域空間フィルタ６と減算器８とにより
、平均的インテンシテイ信号７と細部信号９とに分離さ
れる。平均的インテンシディ信号７には第２の変換回路
１４により処理が施されると共に、細部信号９には乗算
器１２により処理が施される。そして、処理後の平均的
インテンンティ信号１４と細部信号１５とが加算器１６
により加算されて、所要の画像信号１９が再生される。

次に、乗算器１２に出力される増幅係数１１の作成動作
を説明する。第３の変換回路２０は、前記したように、
細部信号９のレベルに応じて補正係数２１を出力する。

第１の変換回路１８は、平均局部インテンシテイ信号７
に応じて増幅係数を求め、これに補正係数２１を乗算し
て増幅係数１１を求める。すなわち小さい細部信号９に
ついては、平均的局部インテンシテイ信号７から求めら
れる増幅率により増幅し、十分に大きい細部信号９につ
いては、平均的局部インテンシテイ信号７から求められ
る増幅率を減衰して増幅する。これにより、局部的に大
きい細部信号９に対する過剰な増幅を防止している。

第３図は、本発明の他の実施例に係る画像強調回路を示
す。この画像強調回路は第１図の回路に、ゲート回路２
２とヒストグラム計算回路２３と平滑化重み付け回路２
４とを付加した構成となっている。そして第１の変換回
路２５は、平均的局部インテンシテイ信号７のレベルと
、補正係数２１と、平滑化重み付け回路２４から出力さ
れるヒストグラム２６とにより、増幅係数１１を求める
ものとなっている。その他の構成は、第１図の回路と同
様である。

ゲート回路２２は、細部信号９のレベルが所定範囲にあ
るかどうかを判定し、所定範囲にあるとき、平均的局部
インテンシテイ信号７を出力するものである。前記した
範囲は、細部信号９が微小雑音信号であるかどうかを判
定するしきい値により下限が設定され、鮮明に見えるか
どうかを判定するしきい値により上限が設定されている
。ヒストグラム計算回路２３は、ゲート回路２２が選択
的に出力する平均的局部インテンシテイ信号２７のヒス
トクラムを計算するものである。

平滑化重み付け回路２４は、ヒストグラム計算回路２３
が出力するヒストグラム２８に平滑化と重み付けを施し
、ヒストグラム２６として出力するものである。平滑化
は、ヒストグラム２８に対し移動平均をとることにより
行われる。また重み付けは、振幅レベルの小さい成分が
より大きくなるように行われる。

たとえば２５６階調の画像において、３点近傍により平
滑化を行う場合、ヒストグラム２６をＣＨ（１）とする
と次のようになる。ただし、Ｈ（１）はヒストグラム２
８、Ｗ　（１）は重み付け関数、ｌ＝０〜２５５とする
。

ｘｗ　　（Ｂ　　・・・・・・　（１）ＣＨ（０）Ｈ（，０）＋Ｈ（１）ｘＷ　　（０）第１の変換回路２５が出力する増幅係数１１は、次の増
幅関数Ｋ　（ＩＬＰＦ　）により定まる。ただし、ｌ　
ＬＰＦ　は平均的局部インテンシテイ信号７のレベル、
ＣＨＮＡＸ　　はＣＨ（１）の最大１直である。

・・・・・・　（４）本実施例によれば、ゲート回路２２により、増幅すべき
細部信号９を選択してその細部信号９に対応する平均的
局部インテンシテイ信号７を得る。

そして、この平均的局部インテンシテイ信号７のヒスト
グラム２８をヒストグラム計算回路２３により求める。

前記したように、細部信号９が集中人する平均的局部インテンシテイ信号７に対してヒストグ
ラム２８は大きな値をとるため、このヒストグラム２８
に基づいて増幅係数１１を決定する。

このヒストグラム２８は、局所的に見ると平均的局部イ
ンテンシテイ信号７のレベルの小さな変動に対し大きく
値が変動する可能性があり、ヒストグラム２８をそのま
ま増幅係数１１の決定に用いると画質が劣化するため、
平滑化重み付け回路２３により平滑化を行う。

さらに前記したように人間の視覚特性として、平均的局
部インテンシテイ信号７のレベルが極端に小さい場合、
画像細部に対する検知能力が低下するので、平滑化重み
付け回路２３によって重み付けを行ってその視覚特性を
補償する。

このようにして得られた増幅係数１１により細部信号９
を増幅することによって、適正な画像信号１８を得るこ
とができる。しかも、増幅係数１１を求めるのに必要な
処理はいずれも短時間で行える簡単なものであるので、
画像信号１８をリアルタイムで容易に処理できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項１に係る画像強調回路によ
れば、高域信号の振幅レベルが局部的に大きい場合、係
数補正手段により増幅係数を小さく補正することによっ
て、局部的に振幅レベルが大きい高域信号を強調し過ぎ
ることなく、適正な画像強調を行える効果がある。

さらに請求項２に係る画像強調回路によれば、平均的局
部インテンシテイのヒストグラムに所定の処理を施した
うえで、これに基づいて増幅係数を決定するものである
ので、迅速かつ容易に適正な画像強調を行える効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像強調回路を示すブ
ロック図、第２図は第１図の画像強調回路における第３
の変換回路の特性図、第３図は本発明の他の実施例に係
る画像強調回路を示すブロック図、第４図ＡおよびＢは
画像強調前および画像強調後の画像信号を示す特性図、
第５図は従来の画像強調回路を示すブロック図である。５・・・・・・画像強調前の画像信号、６・・・・・・
低域空間フィルタ、７・・・・・・平均的局部インテンシテイ信号、・・・
・減算器、９・・・・・細部信号、１・・・・・増幅係
数、１２・・・・・・乗算器、３・・・・・・第２の変
換回路、１６・・・・・・加算器、８・・・・・第１図
の実施例における第１の変換回路、９・・・　画像強調後の画像信号、Ｏ・・・・・・第３の変換回路、２１・・・・・・補正
係数、２・・・・・・ゲート回路、３・・・・・ヒストグラム計算回路、４・・・・・・平滑化重み付け回路、５・・・・・・第３図の実施例における第１の変換回路
、６・・・・・平滑化重み付け後のヒストグラム、７・・
・・・・ゲート回路が出力する平均的局部インテンシテ
イ信号、８・・・・・・平滑化重み付け前のヒストグラム。夷２図

Claims

【特許請求の範囲】１、入力画像信号を低域信号および高域信号に分離する
空間フィルタと、低域信号に応じて増幅係数を決定する増幅係数決定手段
と、高域信号の振幅が大きいことにより、前記増幅係数を小
さく補正する係数補正手段と、この係数補正手段により補正された増幅係数に基づいて
高域信号を補正する高域信号補正手段と、低域信号に対
し、振幅が大きいことにより減衰を行うと共に、振幅が
小さいことにより増幅を行う低域信号補正手段と、高域信号補正手段および低域信号補正手段の出力を加算
して出力する加算手段とを具備することを特徴とする画像強調回路。２、入力画像信号を低域信号および高域信号に分離する
空間フィルタと、高域信号の振幅が小さいことにより、低域信号を出力す
るゲート手段と、ゲート手段から出力される低域信号の振幅のヒストグラ
ムを計算するヒストグラム計算手段と、このヒストグラ
ムに対し、振幅の小さい部分が大きくなる重み付けを行
って増幅関数を求める重み付け手段と、この増幅関数および低域信号に応じて増幅係数を決定す
る係数決定手段と、高域信号の振幅が大きいことにより、前記増幅係数を小
さく補正する係数補正手段と、この係数補正手段により補正された増幅係数に基づいて
高域信号を補正する高域信号補正手段と、低域信号に対
し、振幅が大きいことにより減衰を行うと共に、振幅が
小さいことにより増幅を行う低域信号補正手段と、高域信号補正手段および低域信号補正手段の出力を加算
して出力する加算手段とを具備することを特徴とする画像強調回路。