JPH04507314A - 画像デジタル信号の変換装置及び方法 - 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】 本発明は、図形および画像を変換する方法および装置に関するものである。特に 、画像のデジタル信号を変換して線画、着色、あるいはその他特定の形式で出力 する方法および装置に関するものである。

背景技術 カラーや白黒写真は静止画や動画の分野で広く用いられている。少なくともテレ ビの分野では、例えば第二画像を第一画像のウィンドウの中に合成したり、ある いは挿入するなどテレビ画像を操作するため様々な技術が用いられてきた。しか しながら、オリジナルの画像自体はなんら変化するものではない。

また、従来「ボスタリゼーションＪ　（ｐｏｓｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ）という手 法もあり、この手法は特に連続階調ではなく、一つ一つの領域の色に濃淡がなく 均一となるよう画像を補正する。

手書きあるいは印刷での出力を望む場合、現在最も一般的な方法としては熟練し た芸術家に、ペン、鉛筆、絵筆等の従来からある道具用いて芸術家がとらえたモ チーフを独自のスタイルで描かせる方法がある。

場合によっては芸術家に頼むのが良い場合もあり、芸術家は間違いなく機械では できない技法や細部描写を常に加えているのである。しかしながら、多くのモチ ーフの場合、アーチストに依頼すると費用が高くつきすぎたり不必要に時間がか かったりする。特に、テレビ信号に上述したような技法を施したい場合、毎秒３ ０コマからなる信号のフレームのそれぞれに処理を施さなくてはならないという 問題がある。また、例え大変短い一連の画面であっても必要な仕事量にたいする コストは高くなってしまう。

従って、従来のカラーもしくは白黒画像を処理して様々な効果（ｅｆ’ｆ’ｅｃ ｔ）を施すことができる技術を提供し、特に望ましくは画像を手書きまたは着色 加工を施すのが望ましい。

あるいは、もっと特殊な効果、例えば表面がクロムに見えるよう画像を処理する ことができる。理想としては複数の異なる手法を選択し、互いに組み合わせて実 施することにより際限なくさまざまな効果を行うことが可能な方法と装置が要望 されている。さらに、このような効果がデジタルテレビ信号、動画信号、デジタ ル静止画あるいは写真などにより短時間に経済的に応用できるのが望ましい。

発明の開示 本発明は、異なる多くの効果を画像デジタル信号に施すことが可能な複数の装置 と方法を提供するものである。このような効果としては、刷毛使い（ｂｒｕｓｈ 　５ｔｒｏｋｅ）の効果を施したり、周辺情報（ｅｄｇｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ）を 強調したり、エアブラシ効果を加えたり、画像の表面が反射するクロム加工にし たり、線画に見えるよう変換したり、水彩画効果を与える等がある。

以上のように、本発明によれば、画像デジタル信号を変換して画像に刷毛使いの 効果を施す本発明の装置は、主入力端と、オリジナルデジタル信号用の入力を備 え、当該画像デジタル信号変換装置の前記主入力端に接続された第一ランク値フ ィルタ（ｆｉｒｓｔ　ｒａｎｋ　ｖａｌｕｅ　ｆ’１１ｔｅｒ）と、出力端と前 記ランク値フィルタの出力に接続された入力端を有するラプラス演算子ユニット （Ｌａｐｌａｃｉａｎ　ｕｎｌｔ）と、可変ゲインを備え、前記ラプラス演算子 ユニットの出力端に接続されたゲインユニットと、前記ゲインユニットの出力端 に接続された入力端と当該画像デジタル信号変換装置の出力部を形成している出 力端を有した加算ユニットと、前記第一ランクフィルタの出力端と前記加算ユニ ットの他の入力端との間に接続されたバイパスラインとから構成されている。

さらに、本発明の画像デジタル信号変換装置は、一枚の画像の１デジタル信号に 二つ以上の効果を施すための装置を有している。前記装置はさらに条件付は信号 （ｃｏｎｄ　ｔ　ｔ　ｔｏｎＩｇ　ｓｉｇｎａｌ）を生成する条件付はユニット と画像生成ユニットが設けられている。前記画像生成ユニットには指定した装置 からの出力と前記条件付はユニットからの出力が入力される。入力が行われると 前記画像生成ユニットは前記条件付はユニットからの条件付は信号に基づき複数 の装置からの出力を選択的に組み合わせて出力画像を生成する。

本発明は、さらに前記装置に対応した方法を提供するも本発明の理解を助け、実 施方法をより明確にするため例として添付図面を参照する。図中、 第１−８図は、本発明に係わるそれぞれ異なる装置を概略的に図示している。

第９図は、第８図の条件付は処理を実行する装置を示している。

第１０図は、異なる複数の方法を実施することが可能な装置の回路図である。

発明の好適実施例の説明 本発明の技術（ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）をそれぞれ詳細に説明する前に、構成要 素または処理を各々説明する。以下の説明において画像はデジタル画像とする。

アナログ画像の場合、デジタル化処理を行はなくてはならない。また、デジタル 画像の場合、複数のビクセルあるいは独立点（ｉｎｃＨｖｔｄｕａｌ　ｐ。

１ｎｔ）から構成されており、従来同様それぞれ個別に処理できるものとする。

図形内の独立ビクセルを特定するための概念としてＸ−ｙ座標系を使用しており 、Ｘは水平座標をｙは垂直座標を示している。各ビクセルはＰ　（ｘ、ｙ）で示 され、Ｘとｙは当該ビクセルの座標位置を表わす。Ｐはビクセルの密度（ｉ　ｎ ｔｅｎｓ　ｌ　ｔｙ）を表している。当然のことながら、カラー画像の場合各ビ クセルにはさらに色合いと彩度の変数が加わる。

画像には多くの基本変換処理（ｂａｓｉｃ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｔｒａｎｓｆ 。

ｒＩＩａｔ　１ｏｎｓ）を施すことができる。このため、加算、減算、乗算、除 算などの基本演算処理を二つの画像にビクセル単位で行うことができる。例えば 、第一の画像のビクセルと第二の画像の対応ビクセルを加算あるいは減算し、最 終または出力画像の対応ビクセルを生成する。すなわち、次式に示すように二つ の画像を単純に足し合わせることができる。全てのｘｌ　ｙ座標において、 Ｐ３　（Ｘ、ｙ）−ＰＩ　（ｘ、ｙ）＋Ｐ２　（Ｘ、ｙ）第２の技術は、ビクセ ル密度とＧで示した定ゲインとを単純に掛は合わせるものであり以下の式で表せ る。全てのｘ、ｙ座標において Ｐ２　（Ｘ、Ｙ）”ＧＰｌ　（Ｘ、Ｙ）ビクセルにゲインを加える従来からの方 法としては、ビクセル濃度が際めで低い画像、つまり全体的に暗く見える画像を 補償する方法である。密度対出現頻度（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ａｆ’　ｏｃｃｕ ｒｒｅｎｃｅ）のヒストグラムを描くと、画像全体の印象が分かる。ビクセルが 全てスケールの左手方向の端に集中する場合、つまり全体的に低い密度を示して いる場合は、密度または階調レベルの範囲が広がり全体の領域をカバーするよう ビクセル全てに所定のゲインを加えることができる。同様に、明るすぎる画像で はビクセルが全て階調レベルまたは密度スケールの上端に集中してしまう。この 場合、全体の密度より低いゲインを与えれば密度の値が減少することができる。

さらに、画像フィルタ処理も標準的な手法であり、本発明においても他の標準的 な手法と組み合わせて用いている。

平均フィルタ処理（ｍｅａｎ　ｆ’１１ｔｅｒ）　、すなわちぼかしくｂｌｕ「 ）では、ビクセルの各密度は当該ビクセルおよびその隣接ビクセル（ｌｅｉｇｈ ｂｏｕｒｓ）の密度の演算平均値（ａｒｆｔｈｓ＋ｅｔ１ｃ　ｍｅａｎ　ｖａｌ ｕｅ）またはその平均からめた密度に置換され、この処理を画像の各ビクセルに たいして繰り返し行う。平均処理されるビクセルの面積あるいは数が大きくなる ほど、ぼかし効果は大きくなる。特定のビクセルを中心とするウィンドウ内のビ クセル全てが着目されるので、この平均処理を移動ウィンドウ平均値（ｍｏｖｉ ｎｇ　ｖｌｎｄｏｖ　ａｖｅｒａｇｅ）と称する場合がある。

例えば、３ｘ３のウィンドウぼかしくｗｌｎｄｏｖ　ｂｌｕｒ）では、１平方あ たりのビクセル値は９となり、当該ウィンドウの中心ビクセルの密度として用い られる。

画像の周辺部のビクセルは他のビクセルに完全に囲まれているわけではないため 、許容が必要となる。

また、従来から極めて多くの種類の標準フィルタが用いられている。現在では上 述したフィルタや手法を用いてノイズや歪の影響を受けた画像を向上させている 。あるいは、ロボットや工業の分野においては、機械または背景の中の対象の自 動認識を補助する目的で画像処理を適用している。

本発明においては、歪やノイズを除去しようとするのではなく意図的に制御して 歪やノイズを混入させることにより、興味深く、視覚的に楽しいさまざまな効果 が実際に得られた。この方法により最終画像に所望の視覚効果を施すことができ る。この発明では４つのそれぞれ異なるデジタルクラス、すなわち隣接演算（ｎ ｅｌｇｈｂｏｕｒｈｏｏｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）、点変換演算（ｐｏｌｎｔ 　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）　、幾何変換（ｇｅ ｏｍｅｔｒｉｃａｌ　ｔｒａｎｓｆ’ｏｒｍａｔｉｏｎ）、色スペース変換（ｃ ｏｌｏｒｓｐａｃｅ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を利用している。

隣接演算とは、ビクセル自身の値と初期設定隣接またはウィンドウ内の近接ビク セル値に基づてデジタル画像のビクセル値を補正することである。画像のビクセ ルそれぞれに隣接演算を行うことはそれぞれ異なる画像フィルタ処理を行うこと になることに気付く。さらに、ぼかし効果を得るため単に演算平均を用いたとす る。これは二次元くりこみ（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｖｏｌｕ ｔｊｏｎ）　（有限インパルス応答フィルタ（ｆｉｎｉｔｅ　ｉｍｐｕｌｓｅ　 ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｆ’１１ｔｅｒ）と称する場合がある）を特に例としたもの であり、十分に配慮してビクセル値と当該ビクセルおよびその隣接ビクセルの重 み付は平均（ｗｅｉｇｈｔｅｄ　ａｖｅｒａｇｅ）とを置換するだけである。上 記の例では、ウィンドウまたは隣接ビクセル内の全てのビクセルに同じ値を使用 し、画像をぼかすローパスフィルタ処理を行った。しかしながら、バイパスフィ ルタで画像をより鮮明にしたり、あるいはバンドパスフィルタにより画像のディ テールを一部強調または抑制するようビクセルに異なる重み付け（ｗｅｉｇｈｔ ｓ）を行うことができる。

通常の映像解像度の画像は、５００行ｘ５００列のビクセル、すなわち２５０． ０００ビクセルから成り立っていることを理解しておく必要がある。ビクセル各 点の９点演算平均（ｎｉｎｅ−ｐｏｉｎｔ　ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ　ｍｅａｎｓ ）をめ、１フレ一ム時間である１ｘ３０秒で演算するのは現在の汎用コンピュー タの能力を越えている。つまり、特殊用途の装置を用いずにこのような演算をリ アルタイムで行うのは不可能である。

ラプラス演算子フィルタの例を以下の等式で表すと、Ｘ。

ｙ座標全てにおいて、 Ｐ２　（ｘ、ｙ）＝４Ｐ１　（ｘ、ｙ）−ＰＬ　（ｘ−１，ｙ）−ＰＩ　（ｘ＋ １．ｙ）−ＰＬ　（ｘ、ｙ−１）−Ｐｉ　（ｘ。

ｙ＋１） 隣接するビクセルが全て同一の値である場合、上記の演算の結果、値ゼロの変換 になることが分かる。しかしながら、隣接ビクセルの中心に像の周辺部（ｅｄｇ ｅ）もしくは高密度の画像ディテールがある場合、ラプラス演算によりこれらの ビクセルに高ゲインを加え、ディテールを強調する。

全体として、ラプラス演算子フィルタは効果的に画像を鮮明にし、あるいはディ テールを強調する。

以下に述べる好適技術の詳細な説明において矩形回内のＬという表示はラプラス 演算子フィルタを示す。

一般的に用いられている隣接演算にランク値フィルタ（ｒａｎｋ　ｖａｌｕｅ　 ｆｆ１ｔｅｒ）がある。選択した隣接領域内のビクセル全てを密度値の小さいも のから大きいものへと並べたりあるいはランク付けを行う。その後、当該隣接領 域内の中心ビクセルは所定のランク値を有したビクセル値と置換される。メジア ンランクフィルタ（ｍｅｄｉａｎ　ｒａｎｋ　ｆｉｌｔｅｒ）は、中央ビクセル を中間またはメジアンランクであるビクセル値に置換する。最大ランクフィルタ （層ａｘｉｇｕｍ）は前記中央ビクセルを隣接領域内の最大値に置換し、これに 応じて最小値フィルタ（ｍｉｎｉｍｕｍ　ｆ’１ｌｔｅｒ）が動作する。前記最 大ランク、最小ランクフィルタは形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ）と呼ばれ る特別のサブクラスに分類され、これらフィルタは強力な幾何学的特性（ｇｅｏ ｍｅｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を備えている。最大ランクフィルタ は、ちょうど物のように拡大膨張するので伸縮膨張フィルタ（ｄｉｌａｔｉｏｎ 　ｆｉｌｔｅｒ）と称することがあり、一方最小ランクフィルタは物が縮むよう なので浸食フィルタ（ｅｒｏｓｉｏｎ　ｆｆ１ｔｅｒ）と称する場合がある。多 様な効果を施すため本発明の方法ではこれらの効果も取り入れている。

メジアンフィルタの興味深い特性として、フィルタ周辺領域に広がっている画像 よりも小さなディテールを画像から取り除いたりあるいは滑らかにしたりする特 性がある。

この特性を利用して隣接画像領域内のディテールを平滑にし、刷毛使いの痕が画 像に効果的に残ることができることが分かった。隣接領域の面積と形状を選択を することにより様々な大きさや形の絵筆の痕跡を模擬的に作り出すことができる 。

以下に詳述する好適技術または方法において、ＲＶＦという表示は二次元ランク 値フィルタ（ｔｗｏ−ｄｉＩＩｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒａｎｋ　ｖａｌｕｅ　ｆ’ １ｌｔｅｒ）を示している。

隣接演算はさらにエツジ検出器に使用することが可能である。エツジ検出器とは 、画像濃度（ｉｍａｇｅ　Ｉｎｔｅｎｓｆｔｙ）内に急峻な変化がある場合ハイ の値を出力し、当該領域内の濃度が一定の場合はローの値を出力する。このエツ ジ検出器またはエツジマツプの出力は画像の周辺情報（ｅｄｇｅ　ｃｏｎｔｅｎ ｔ）をエンファシス（ｅｍｐｈａｓｉｚｉｎｇ）あるいはデエンファシス（ｄｅ −ｅｍｐｈａｓｉｚｉｎｇ）する際に有用である。現在までさまざまな技術が用 いられてきたが、これらの技術はエツジ検出器で作成したエツジマツプに基づい ている。すなわち、フィルタ隣接領域の面積と形状はエツジの大きさと方向で変 化する。このためエツジマツプにより多様な効果を施すことが可能となり、これ らの効果を全て画像情報で決まる。

以下に述べる好適技術の説明では表示Ｅはエツジ大きさ検出器を示す。

このように、面積や形状が異なる隣接領域を上述したフィルタおよび検出器に用 いることができることが分かる。

隣接領域が大きくなるほど、入力にたいする出力画像の変化はより著しくなる。

しかしながら他方では、隣接領域が大きくなるほど、ビクセル単位で必要な演算 量も増大する。

現在、数社からＡＳＩＣｓ（特定集積回路用アプリケーション）が販売されてお り、これらは最大８ｘ８ピクセル隣接領域におけるくりこみをリアルタイム処理 できる。

上述したコントラスト拡張（ｃｏｎｔｒａｓｔ　５ｔｒｅｔｃｈ）は、他のビク セル値とは無関係に行う点変換の例であり、一つのビクセル値を別のビクセル値 に対応付け（ｍａｐｐｉｎｇ）　している。

もう一つの点変換演算の例として閾値化（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）がある。

つまり、設定密度閾値を越えるビクセルは特定の値に対応づけられ、これ以下の ビクセルは他の値に対応付けされる。このような演算は、単一の画像を二つの要 素に分離する場合に効果的であり、前景の対象物と背景とを分離する場合に用い られることがある。処理を一般化し閾値を複数にすることが可能である。

このように複数の閾値を用いて各色を所定の濃度範囲に割当てることにより画像 を疑似着色（ｐｓｅｕｄｏ−ｃｏｌｏｕｒｉｎｇ）することが可能である。

以上のように点変換演算により画像の一部のディテールの視認性が向上する。点 変換はつまりビクセル値の単純な再対応付け（ｒｅ−ｓａｐｐｉｎｇ）に他なら ないため、探索テーブル（ＬＵＴ）演算を行いながら実行する。リアルタイムに 動作するＬＵＴプロセッサは数社から販売されている。

画像変換のもう一つのタイプとしては画像内のビクセル位置を再対応付けするタ イプがある。例えば、画像を所定の角度まで回転させる変換である。ビクセルの 位置を何らかの形で摂動させているため、摂動効果（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｌｏｎ 　ｅｆｆ’５ｅｔ）と言われている新規な幾何学的画像処理（ｇｅｏｍｅｔｒｉ ｃａｌ　ｉｍａｇｅ　＋ａａｎｉｐｕｌａｔｉＯｎＳ）を本発明では採用してい る。ビクセル各々にランダムノイズを印加するとノイズの振幅に応じたエアーブ ラシ、スブラッターペイント効果（ｓｐｌａｔｔｅｒ　ｐａｉ’ｎｔ　ｅｆｆｅ ｅｔ）が得られる。また、描影法（ｓｈａｄｉｎｇ　ｔｈｅｏｒｙ）による輪郭 を用いると表面に反射、屈折のある画像を作り出すことができる。実際に、この 技術を用いるとあたかも三次元表面のように画像密度に立体感が出る。

本発明で用いられている画像処理の最後のクラスにカラー空間変換がある。カラ ー映像画像の多くは、蛍光体の色が限られているため、ＲＧＢ　（赤、緑、青） の三原色空間で構成されている。しかしながら、最も簡単なカラー画像処理は、 Ｈ３Ｉ（色合い、彩度、濃度）の色空間で行われており、この色空間ではビクセ ルの色とビクセルの濃度とを切り離すことができる。このように、コントラスト 拡張処理は、色バランスに影響を与えずに密度成分にたいしてのみ行うことがで きる。このため、本発明では演算処理においてＲＧＢからＨ８Ｉへ、あるいはＨ ８ＩからＫＧＢへの変換がよく用いられている。さらに、映像領域で処理された 画像のハードコピーが必要になる場合がある。このため、ＲＧＢ映像画像をＣＭ ＹＫ　（シアン、マゼンタ、イエロー、基調）の色空間、すなわち印刷業界で用 いられているインクに対応した色空間に変換する必要がある。高品質の印刷が要 求される場合、変換には極めて長い時間がかかる。

このようなカラー空間変換はソフトウェアあるいはリアルタイムのハードウェア のいづれの形態ででも行うことができる。現在、本願発明を実施するための画像 処理ＡＳＩＣｓを内蔵したまま回路カードを組み立てることができるハードウェ アが販売されているということである。産業用標準コンピュータバスの多くがこ のカードを制御できると思われる。

本発明に係わる技術あるいは方法に関する例を示した第１−９図を参照する。

以下の実施例の全てでは、特定のカーネル（ｋｅｒｎｅｌ）サイズ等、すなわち ５１２ｘ５１２のビクセルサイズを有した画像について言及している。

第１図は、画像に刷毛使いの質感を加える装置を示しており、参照符号１で示” されている。装置１には画像用入力部２が設けられており、ランク値フィルタ４ の入力部になっている。

前記ランク値フィルタ４は、順にラプラス演算子フィルタ６と可変ゲインユニッ ト８に接続されている。前記ゲインユニット８には加算ユニット１０と出力部１ ２に接続された出力部を備えている。加算ユニ・ント１０にはランク値フィルタ ４から１４で示したバイパスラインを経て直接接続された入力がもう一つ設けら れている。

一般に、カーネルまたはウィンドウの大きさと形はランク値フィルタ４に合わせ て選択されており、この時の大きさなどで刷毛使いの大きさ、形状が決まる。特 定の方向に刷毛使い効果を加えたい場合は細長いウィンドウを使用することがで きる。ゲインユニット８で設定したゲインＧで刷毛使いの線の太さが決まる。Ｇ がゼロの場合、刷毛使い効果は抑えられてしまう。ゲインＧが増加するにつれ、 線の隆起が顕著となる。

例えば、ランク値フィルタ４での正方形カーネルの一辺は１−１５のビクセル範 囲（メジアンランク値を用いて）で変化するものとする。この時、ゲインユニ・ ット８は〇−３の範囲のゲインを出力する。ゲインゼロでは刷毛使し％効果は抑 えられ、ゲイン３では線が太い刷毛使い効果が得られる。カーネルのサイズが刷 毛使い効果の大きさを決め、実際に反映される。カーネルサイズが７ビクセルで 、ゲインが１．５の変数の場合が特に好ましい。

ランク値フィルタ４には、必要な刷毛使いのタイプと刷毛使いが必要な方向に応 じて正方形、矩形、対角線、×と０など色々な形状のカーネルを使用できる。

ランク値フィルタ４は、フィルタのカーネルよりも小さなディテールを画像から 取り除き、あるいは滑らかにしてしまうため、カーネルのサイズで刷毛使い効果 のサイズが決まってしまう。このように局部的に平滑化を行うとディテールを取 り除いた画像領域にランク値フィルタカーネルの大きさと形状の痕跡が残ってし まう場合がある。カーネルの大きさと形状を必要な刷毛使い効果の形と大きさに なるよう選択した場合、ランク値フィルタの出力画像が刷毛使い効果を打ち消し てしまったように見える。ラプラス演算子フィルタは画像のディテールを強調す る場合に用いられることがある。ここでは、使用したゲインにもよるが、施され た刷毛使い効果の境界部分を強調するためラプラス演算子を用いており、ゲイン が増加するにつれ刷毛使い効果が抑制されたレベルから鮮明なレベルへと変化す る。

第２図には、参照番号２０で示された装置が図示されており、当該装置には加算 ユニット２６に接続された入力部２２と出力部２４が備えられている。前記入力 部２２にはさらにエツジ大きさ検出器ユニット（ｅｄｇｅ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ 　ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２８と可変ゲインユニット３０が接続されており、前記可 変ゲインユニットからの出力は加算ユニット２６のもう一つの入力部に接続され ている。

前記ゲインユニット３０を調節してゲインに正または負の符号を付けることがで きる。また、前記ユニット２８と３０は検出したエツジを出力画像に印加する。

ゲインユニット３０が正の符号を付けた場合、エツジは白色の輪郭で表され、負 の符号の場合、黒色の輪郭となる。ユニ・ノド３０が設定したゲインが輪郭の濃 度を決める。

この第二実施例の装置には形態的エツジ検出器（Ｊ、５ｅｒｒａ著「数学的形態 画像解析（Ｉｍａｇｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　Ｍｏｒ ｐｈｏｌｏｇｙ）Ｊアカデミ・ツク出版社、ＮｅｗＹ。

ｒｋ、１９８３に開示されている）であるエツジ大きさ検出ユニット２８が設け られているものとする。このエツジ検出器の正方形カーネルの一辺は１−５、こ のましくは３ビクセルとする。ゲインユニット３０のゲインは１−５までである が、好ましくは３．５とする。カーネルとエツジ検出器の大きさはビクセルのエ ツジ厚さくｅｄｇｅ　ｔｈｌｃｋｎｅｓｓ）に直接比例する。

エツジ大きさ検出器２８と同等に使用できるエツジ検出器としては、５ｏｂｅｌ エツジ検出器、コンパス傾きエツジ検出器（Ｃｏｍｐａｓｓ　Ｇｒａｄｉｅｎｔ 　Ｅｄｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、ラプラス演算子エツジ検出器（Ｌａｐｌａｃ ｉａｎ　Ｅｄｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）　、ｏパーツエツジ検出器（Ｒｏｂｅｒ ｔｓ　Ｅｄｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）　、キルシュオペレーター（Ｋｉｒｓｃｈ 　０ｐｅｒａｔｏｒ）　、ガウス差分エツジ検出器（ｔｈｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃ ｅ　ｏｆ　Ｇａｕｓｓｉａｎｓ　Ｅｄｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などがある。

また、この他多くの種類の画像エツジ増幅フィルタ（ｉｓａｇｅｅｄｇｅ　ｅｎ ｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｆｉｌｔｅｒｓ）を使用することができる０エツジ大きさ 検出器ユニット２８は画像を生成しており、この画像の各ビクセルは当該ビクセ ル近傍の密度変化量に比例している。このように、エツジ検出画像では密度が急 峻に変化している部分は出力はノ１イとなり、密度変化が少ない部分の出力はロ ーとなる。この方法により、最初に可変ゲイン係数で乗算したエツジをオリジナ ルの人力画像に加算、または入力画像から減算すると画像の周辺情報が強調され る。ゲインで乗算したエツジを加算すると高エツジ情報を有した入力画像の領域 は白くなる場合があり、一方、ゲインで乗算したエツジを減算すると同じ領域が 黒くみえる。このように、本発明の技術によれば高エツジ情報を有した入力画像 の領域の輪郭を白もしくは黒色で描く効果が得られる。

第３図は参照符号３２で示された装置を図示しており、Ｐｉ　（ｘ、ｙ）とＰｏ 　（ｘ、ｙ）で示した入力画像のそれぞれに対し入力部３４、出力部３６を備え ている。処理はボックス３８の内部に記されており、次の等式からめられる。Ｘ とｙの全ての座標において Ｐｏ　（ｘ、ｙ）−Ｐｉ（ｘ＋Ｇｒｚ　（ｘ、ｙ）、ｙ＋Ｇｎ２　（ｘ、ｙ）） ここで、ｎ＋　（ｘ＋　ｙ）とｎ２　（ｘ、ｙ）は入力画像ビクセルのそれぞれ について生成された乱数（ｒａｎｄｏｍ　ｎｕｍｂｅｒｓ）であり、Ｇはゲイン 定値である。ｘ、Ｘ座標でめられたビクセルそれぞれに対しふたつの乱数ｎ＋　 （Ｘ、ｙ）とｎ２　（ｘ、ｙ）を生成するのが効果的である。これらの乱数のそ れぞれにゲイン係数Ｇを掛け、各座標値Ｘまたはｙに加算する。Ｘとｙのそれぞ れの出力は入力座標と同りであり、さらに設定ゲイン値で乗算した乱数も同じで ある。

この結果、画像−面にビクセルが拡散する。元の位置からのビクセルの移動量は ゲイン設定値次第である。このためきめの粗さを可変できるエアーブラシ効果が 得られる。

きめの粗さはゲイン設定値で決まる。

乱数発生器は、０から１までの範囲の均等な確率密度関数（ｕｎｉｆｏｒＩＩｐ ｒｏｂａｂｔｌｉｔｙ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｌｏｒ＋）で乱数を生成す るのが望ましい。この乱数はビクセルのスプラッタ移動量（ｄｉｓｌｏｃａｔｉ ｏｎ）が大きすぎないようゲイン２と組み合わせられる。ゲイン２０の場合は移 動量が非常に大きくなりビクセルのスプラッタリング効果が不明瞭となってしま い、ゲインが２０以上の場合識別不可能な画像になってしまう。

乱数発生器で作成した他の確率密度関数を用いても同様に成功する。移動したビ クセルの質感（ｔｅｘｔｕｒｅ）は密度関数の変化に応じて変化する。ゼロ平均 と均一性分散（ｕｎｉｔｙｖａｒｉａｎｃｅ）を有した通常の確率密度を使用す ることも可能であり、ゲイン係数が同じ場合ビクセル移動量における粗さは幾分 減少する。対数正規指数関数（Ｌｏｇ−ｎｏｒｍａｌ　ｅｘｐｏｎｅｎｔｌａｌ ）、ポアソンや他の確率密度関数を用いてもすばらしい効果が得られる。

第４図にはクロム表面効果を施す装置が示されている。

この装置は、参照符号４０で示されている。また、この装置は、これから処理を 行う画像Ｐｉ用の入力部４２と出力画像に反映される画像ＰＲ（以下、反射像と 称す）用第二人力部４４を備えた単一ユニットとして示されている。４６は出力 を示している。装置４０内で発生する処理を表わす等式は次のとうりである。全 てのｘ、Ｘ座標において、Ｐｏ　（ｘ、ｙ）＝ＰＲ（ＸＴ、Ｙｔ）ここで、ａ、 ｂは表面の滑らかさを設定する定数であり、Ｘ、とｙ８は各々Ｘとｙ方向のデジ タル化された入力画像の最大範囲を示している。

実際、この処理では画像Ｐ７が入力画像Ｐ、に反射されており、入力画像は反映 もしくは反射面として取り扱われている。また、前記入力画像Ｐ、の各ビクセル 濃度は、三次元効果を出すため任意の平面上の高さとして処理されており、二次 元をＸとＸ座標で、三次元はビクセル濃度で表している。

以上のように、この方法は入力画像Ｐ１を三次元面に変換することから始まる。

ここで、この三次元面が反射を行い、またこの反射面に画像Ｐ６が反射されると 仮定する。

複合反射面の形状を「見る」ことができるよう反射面内に反射される像が何か必 要である。このため像ＰＲが用いられている。適当な像を画像ＰＲに使用するこ とができ、所望の外観が得られるよう選択可能である。

入力画像Ｐ、が単純な平面、すなわち一般にある平坦な鏡の場合、像が完全に反 射されＰＲとなる。入力画像Ｐ１が例えば人間の頭のような複雑な形状をしてい る場合反射面は極めて複雑なものとなり、像が極度に歪んだ反射像ＰＲとなる。

このため、判別不可能な場合も生じる。たとえ反射像ＰＲが完全に歪んでしまい 判別不可能であっても、この出力画像は疑の反射像あるいはクロム加工されてい るが入力画像Ｐ＋の形または外観を備えている。

上述した等式は簡単な方法で効果的にこの処理をシミレートしている。以下にＸ 座標について詳述するが、Ｘ座標も全く同様の方法で計算を行うものである。

Ｘ座標において、条件Ｐ＋　（ｘ、ｙ）からＰ　、（ｘ　−ａ。

ｙ）−〇を引いた場合、少なくとも局部的ではあるが平坦な反射像ができる。こ のため、反射される像ＰＲ上の任意の一点は平坦面から全く同じ点へと反射され る。このため、ＸｌはＸと同じにすぎない。しかしながら、このような条件が満 たされない場合、すなわち、表面が部分的にも平坦でない場合、画像Ｐ１の局部 面は反射像Ｐ３上の別の場所を指し示すことになる。逆正接関数は画像Ｐ＋の局 部傾斜面（ｌｏｃａｌｌｙ　１ｎｃｌｉｎｅｄ　５ｕｒｆａｃｅ）が示す反射像 ＰＲ上の点に関する演算にすぎない。

この演算は光学的には単純なものであり、複雑な湾曲面から生じる様々な効果を 考慮する必要はない。にもかかわらず、全体的にはオリジナルの入力画像Ｐ、を 表すクロム処理シミュレートが大変効果的に行われ、本当の三次元効果を生み出 していることが分かった。このため、入力画像Ｐ１は反射加工あるいはクロム加 工を施しているように見える。

異なる多くの定数を用いることができるが、平滑定数（ＳＩｌｏｏｔｈｉｎｇ　 ｃｏｎｓｔａｎｔｓ）　ａとｂが有効な範囲は１−１５であることが分かった。

定数値が１の場合、Ｐ、の表面起伏が最も鮮明になる反射面が作り出され、値が １５の場合、Ｐｌの局部的な変化はそれほど鮮明ではない。

反射像Ｐ８として用いられる例として、式ｐＲ（ｘ、ｙ）−ｙ　（ｘ、ｙ全での 座標に関し）で表される湾曲像を用いることが可能である。この像は、ｙ−０か ら最大値ｙまで増加する湾曲像である。この像はあらゆる方向に傾けるこ　。

とができる。反射像ＰＲの濃度は湾曲像の形状として変化する。

このような湾曲像を反射像ＰＲに用いると人力画像Ｐ。

の３−Ｄバスレリーフ効果（３−Ｄ　ｂａｓ　ｒｅｌｉｅｒｅｆＴｅｃｔ）が得 られる。これはＰＲが均一に変化する湾曲像であるとした場合、その表面が暗い 状態から明るい状態へと変化するためである。このため均一に変化する光源に立 体感が生まれ、この光が入力画像Ｐ１の反射面に反射されていく。この結果、立 体レリーフ像であるかのように画像の立体表面を照らすことになる。つまり、見 ている者には光による陰影が見えることになる。

第５図には参照符号５０で示す第５実施例の装置が図示されている。装置５０に は、ふたつに分岐する入力画像用の入力部５２と、結合ユニット５８に直接接続 された第一の分岐線と、コントラスト拡張ユニット５６に接続された第二の分岐 線を備えている。また、前記コントラスト拡張ユニット５６の出力は結合ユニッ ト５８の入力部にも接続されている。結合ユニット５８には出力部５９が設けら れている。

前記コントラスト拡張ユニット５６は、次の式からめられるコントラスト拡張演 算を実行する。全てのｘ、ｙ座標において ；その他。

ここで、ＭＡＸ−ＶＡＬは入力画像内の最大許容ビクセル（ｍａｘｉｍｕＩｌａ ｌｌｏｗａｂｌｅ　ｐｉｘｅｌ）であり、Ｉ　ＮＴＥＮＳ　Ｉ　ＴＹ、、ＩＮＴ ＥＮＳＩＴＹ、　はＩＮＴＥＮＳＩＴＹ、、ＩＮＴ　Ｅ　Ｎ　Ｓ　Ｉ　Ｔ　Ｙ　 ｘの濃度の選択画像グレーレベル（ｓｅｌｅｅｔｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｇｒａｙ　 １ｅｖｅｌｓ）である。

の値に応じて三つの独立した演算で出力Ｐ２　（Ｘ、ｙ）を定める。ＰｌがＩ　 Ｎ　Ｔ　Ｅ　Ｎ　Ｓ　Ｉ　Ｔ　Ｙ　２よりも小さい場合、出力Ｐ２はゼロとなる 。ＰｌがＩＮＴＥＮＳ　Ｉ　ＴＹ２とＩＮ　Ｔ　Ｅ　Ｎ　Ｓ　Ｉ　Ｔ　Ｙ　１の 間にある場合、Ｐｌは上記の等式からめられる。この等式ではＰ、がＩＮＴＥＮ Ｓ　ＩＴＹ２からＩＮＴＥＮＳ　ＩＴＹＩまで増加するに従いゼロから最大値ま で直線スロープが形成される。また、ＰｌがＩＮＴＥＮＳ　ＩＴＹ、以下の場合 、出力も最大値になる。

この結果、グレーレベルの中間域が拡張（ｓｔｒｅｔｃｈ）され、それぞれゼロ または最大値に設定することにより入力信号の上方と下方のグレーレベルが取り 除かれる。グレーレベルあるいは密度に対するビクセル密度の分布をヒストグラ ムで表すと、ヒストグラムの中間部分はスケール全体をカバーするように拡張さ れており、一方オリジナルのヒストグラムの周辺部は端へと移動しているのに気 づくであろう。

結合ユニット５８が実行する結合機能は次に示すいづれかの式でめられる。

全てのｘ、ｙ座標において、 Ｐ３　（Ｘ、ｙ）−Ｐ＋　（ｘ、ｙ）＋Ｐ２　（Ｘ、ｙ）第一番目の式は、単純 な加算であり、全体の濃度が増加する。第二番目の式は、平均効果を示している 。

全体として、この技術は画像にハイライトを加える効果がある。Ｉ　ＮＴＥＮＳ 　Ｉ　ＴＹ＋および夏ＮＴＥＮＳ　ＩＴＹ２で選択した値はハイライトの輝度と その範囲を定める。

第５図からもう一つ考えられるのは、二つの分岐線に二つの可変ゲインユニット と加算ユニットを５８に設ける場合がある。二つのユニットのゲインが互いに等 しく、任意の定数である場合、二つの分岐線からの出力は任意定数と乗算される とともに互いに加算されることになる。二つのゲインが等しい値で、１．５に設 定されている場合は、二つの分岐線の平均がめられる。このように、ゲインユニ ットを二つ設けることによりさらに一般的なオリジナル画像の組み合わせが可能 になり、コントラストが拡張された画像ができる。

第５図の実施例における好適演算パラメーターでは、露出が十分な映像解像度画 像の場合、ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ。

とＩ　ＮＴ　Ｅ　Ｎ　Ｓ　Ｉ　ＴＹ２には各々入力画像の百分位数グレースケー ルで第６０番目、出力画像の百分位数グレースケールで第９５番目が選択される 。この百分位数選択（ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅ　５ｅｌｅｃｔｆｏｎ）を行うこと により変わり易い照明条件が固定される。この結果、第６０番目から第９５番目 までのビクセル密度が平均され、あるいは入力画像に加算される。

これら二つの百分位数間の密度範囲が入力画像のハイライトと考えられる。

前記ハイライトを入力画像で平均化した場合、オリジナル入力画像内で本来位置 していた場所の画像にハイライトが加えられる。しかしながら、ハイライトがな い画像領域では、ハイライトを加えても同等効果がない。平均化技法を用いた場 合、ハイライトがある領域はそのままハイライし、ハイライトがない領域では濃 度が減少する。つまり、ハイライトをより一層際だたせる効果がある。画像内の ハイライトを平均化すると出力画像はあたかもチョークでハイライトを描き加え たようになる。

第６図には入力画像を線画に変換する装置が図示されている。参照符号６０で示 されているこの装置は第一および第二平均フィルタ６３と６４に接続された入力 部６２を備えている。平均フィルタの出力は加算ユニット６６の正と負入力部に 各々接続されており、前記加算ユニットは装置の出力部を形成する出力６８を有 している。ここで、第一の平均フィルタ６３にはカーネルｍｘｎが、また第二平 均フィルタにはカーネルＵＸＶがある。第一平均フィルタロ３のカーネルは第二 平均フィルタ６４のカーネルよりも大きい、すなわちｍはＵより大きく、またｎ はＶよりも大きい。

この時、出力６８は次の等式からめられる。全てのＸ。

ｙ座標において、 以上の構成から、まず第一カーネル内のビクセル全ての平均をめ、次に第二の小 さなカーネルからめた平均信号を減算し出力信号を得る。

平均フィルタ６３．６４はそれぞれローパス動作を行う。

各平均フィルタのカットオフ周波数はカーネルの大きさで定まり、このため小さ なカーネルを有したフィルタのカットオフ周波数は高くなる。あるフィルタの出 力から別のフィルタの出力を引くことによりバンドパスフィルタが構成される。

一般に、エツジ情報は画像の高周波領域、すなわち急峻に遷移する領域（ｓｈａ ｒｐ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）を占めている。

しかしながら、画像ノイズも高周波領域に存在する。バンドパスフィルタを用い た場合、線画形成用の画像エツジを抽出するため高周波成分の一部を通過させる が、同時にノイズを含んだ最も高い周波数成分を減衰させることによりノイズが 多く汚い線画画像を補償している。

なお、二つのカーネルの相対的な大きさのため、実際には低いカットオフ周波数 を有した平均フィルタすなわちフィルタ６３からの出力から高いカットオフ周波 数を有した平均フィルタすなわちフィルタ６４からの出力を引いているのである 。つまり、負のバンドパス動作を行っている。

この結果、通常高周波成分に関連する画像の細かな特徴、例えば人の歯、瞳の中 の虹彩などの輪郭が形成される。従来のバンドパスフィルタではこのような細部 の特徴は潰れてしまう。ここで、負のバンドパスフィルタが負の濃度値を示す出 力を行った場合、この出力は０として処理される点に注意する必要がある。

二つのカーネルの有効サイズは、パラメータＵ、Ｖの場合１−１３、パラメータ ｍ、ｎの場合３−１５の範囲であることが分かった。特に、Ｌｌ＋ｖの場合はと もに７、ｍ。

ｎの場合はともに１１が最も好ましい値である。

第７図には画像を補正する装置が図示されており、水彩画スタイルに着色される 。特に、少量のインクを軽く塗り付けたように見え、あるいはシミュレートした 、小さな丸い滲み（Ｐａｉｎｔ　ｄａｂｓ）を画像に加えている。第７図の装置 ７０には第一ランク値フィルタ７４の入力に接続された入力部７２が設けられて おり、前記フィルタはさらに第二ランク値フィルタ７６に接続された出力部を有 している。

第一図の第一実施例の構成同様、第二ランク値フィルタ７６の出力はラプラス演 算子ユニット７８、ゲインユニ、ソト８０を経て加算ユニット８２に接続されて いる。また、フィルタ７６の出力から加算ユニット８２に直接接続されたバイパ スライン８４も設けられている。加算ユニット８２では二つの入力を加算し、出 力８６を作り出している。

二つのランク値フィルタ７４と７６はサイズ、形が同じカーネルを有しているが それぞれのランク値には以下の方法に従い異なる値を選択している。

カーネルにたいするランク値１の時カーネルのピクセル値は最小であり、ランク 値Ｎの時カーネルのピクセル値は最大である。ｐの値は１≦ｐ≦Ｎとなる値であ る。

次に、フィルタ７４．７６のランク値を以下のように選択する。

ＲＶＦフィルタ７４：ｐ ＲＶＦフィルタ７６　：　（Ｎ＋１）−ｐこのように、実際にはｐの値は任意で あり、二つのランク値フィルタからのランク値の合計はカーネルの最大および最 小ランク値の合計に等しい。ｐが１からＮまでの間の中間値の場合、各フィルタ のランクはほぼ同じとなる。したがって、画像の暗い領域にだいし明るい領域が 移動することはない。しかしながら、ｐが１の方向に減少した場合、第一ランク 値フィルタのランクｐは低い値となり、これに対し第二ランク値フィルタ７６の ランク値は比較的高くなる。つまり、画像の暗い領域が明るい領域中に拡大して いく効果がある。同様に、ｐがＮ方向に増加するにつれ画像の明るい領域が暗い 領域中に拡大していく。

これら二つのランク値フィルタを組み合わせることにより丸い滲みの領域が作り 出される。ユニット７８−８４は、インクを少量軽いタッチで塗った効果（ｐａ ｉｎｔ　ｄａｂｓ）　（以下、ペイントダブ効果と称す）を強調している。ゲイ ンが例えばゼロに近いような低い値の場合滲み効果が抑制され（ａｕｔｅｄ　ｂ ｌａｂ）、ゲインが高いくなると滲みはより鮮明なものとなる。構成部品７８− ８４は第一図に示された構成に対応している点に注意しなくてはならない。

ｐ−１の場合、前記第一ランク値フィルタ７４は局部最小フィルタもしくは形態 的浸食オペレータ（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｅｒｏｓｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔ ｏｒ）であり、画像の明るい領域を収縮させ、暗い領域を拡大させる。これにた いし、第二ランク値フィルタ７６は局部最大フィルタもしくは膨張オペレータ（ ｄｉｌａｔｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｏｒ）であり、画像の明るい領域を拡大させ、 暗い領域を収縮させる。これら二つのフィルタを組み合わせて浸食および膨張オ ペレータを動作させることにより形態的オープニング処理（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇ ｊｃａｌ　ｏｐｅｎｉｎｇ）が実行される。このオープニング処理には、膨張効 果が最初の浸食効果（ｆｎｆｔｉａｌ　ｅｒｏｓｉｏｎ）を全く打ち消すわけで はないためカーネル領域より小ぎな画像の局部的なピークが滑らかになり、画像 の暗い領域が明るい領域に徐々に拡散してくるという固有な効果がある。このよ うに局部的なピークを平滑化し、暗領域を膨張させると軽いタッチの水彩画風の 画像に丸い滲み領域ができる。

同様に、ｐ−Ｎの場合、二つのランク値フィルタの役割が逆転してしまう。すな わち、第一ランク値フィルタ７４は最大フィルタとなり、第二ランク値フィルタ ７６は局部最小フィルタとなる。これらのフィルタを直列で動作させると形態的 クロージング処理（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｌｏｓｌｎｇ）が実行され る。このクロージング処理には、画像の局部的谷間（ｌｏｃａｌ　ｖ’ａｌｌｅ ｙｓ）つまりカーネル領域よりも小さな暗領域を埋めてしまい、画像の明領域が 暗領域中に徐々に広がるという固有な効果がある。ここで、浸食効果は最初の膨 張効果（Ｉｎｉｔｉａｌ　ｄｉｌａｔｉｏｎ）を完全に打ち消してしまうのでは ない。したがって、谷間を埋め、明領域を膨張させると滲みのある水彩画タッチ の領域ができる。

ｐが１からＮまでの中間点に調整されている場合、暗領域が明領域にあるいはそ の逆に明領域が暗領域中に拡散する量は少なくなる。また、完全浸食および膨張 は行われないためｐが中間点に近づくにつれ滲み領域生成効果は減少してしまう 。これらランク値フィルタはメジアンフィルタとなり濃度境界域を維持している ため、ｐが１からＮまでの中間点に位置する場合、水彩画効果は不明瞭になる。

ラプラス演算子フィルタ７８とゲインユニット８０は、ペイントダブ処理境界域 を強調する。ゲインが高くなるほど、境界域が強調される。

この技法での好ましいパラメータとしては、−２Ｏ Ｇ−１，０ しかしながら、このパラメータの有効範囲は、１≦ｐ≦Ｎ１５ または、 （Ｎ−Ｎ１５）≦ｐ≦Ｎ Ｎは９から１２１までの範囲、 Ｇは１から３までの範囲である。

第８図では異なる効果を組み合わせる方法および装置を示している。ここで、装 置７０は、７４．７６で示した第一および第二処理と条件付はユニット７８とに 接続された入力部７２を備えている。これら三つのユニット７４．７６．７８の 出力は出力８２を生成する画像合成ユニツト８０に接続されている。

処理７４．７６は、例えばこれ以前の番号において説明した本願発明に係わる処 理のいづれかとなる。本発明の装置はこれらの処理を様々な方法で組み合わせて いる。条件付はユニット７８は、必要ならば切り換え動作を行い処理７４．７６ で生成された二つの補正画像を結合する。

条件付はユニット７８は出力８２に次のような関数を出力する。

Ｄ　（ｘ、ｙ）＝　ｆｃ　（ｘ、ｙ）Ａ　（ｘ、ｙ）＋　（ＭＡＸＶＡＬ−Ｃ（ ｘ、ｙ）　）　Ｂ　（ｘ、ｙ）　）　／ＭＡＸＡＬ 二こで、　ＭＡＸ　ＶＡＬは最大許容ビクセル濃度値である。

この関数により対象のビクセルに関する条件付は信号Ｃで二つの処理Ａ、Ｂに与 えられる各々の重み付けが定まる。

条件付けを行わず、エツジ大きさ検出、コントラスト拡張を実行するのが条件付 はユニット７８の効果的な条件付は機能と考えられる。これ以外の条件付は方法 も可能である。こうして、色および／または濃度または他の要因に関し画像の様 々な異なる領域を検出できる。これらの領域は各々異なる処理を施される。さら に、二つの処理７４．７６のみ図示されているが、この基本構成の処理段数は制 限されるものではないことが分かる。

また、明るさに応じて複数の画像を組み合わせることができる、すなわちある処 理技術を用いた明るい領域と別の処理技術を用いた暗い領域とを組み合わせるの である。この場合、入力画像自体が切り換え機能を果たすことになる。

しかしながら、入力画像を何らかの方法で条件付け、切り換え機能の反応を変化 させたいとう要望があるかもしれない。例えば、エツジ大きさ検出器を用いて画 像Ｃを作り出す。この場合、出力画像およびエツジ密度が高い領域では画像Ａが 一面を占め、エツジ密度が低い領域では画像Ｂが一面を占める効果がある。ある いは、切り換え機能を修正するためにコントラスト拡張のようになんらかの方法 で入力画像の密度輪郭（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｐｒｏｆｉｌｅ）を修正する場合 もある。

第９図は使用した条件付は処理の一例を図示している。

ここで、条件付はユニット９８はランク値フィルタ１０６と平均フィルタ１０８ に接続された入力部１０４を有している。これら二つのフィルタ１０６．１０８ の出力は、フィルタ１０６と１０８からのそれぞれ正入力と負入力を備えた結合 ユニット１１０に接続されている。結合ユニット１１０の出力は、順に閾値ユニ ット１１２と出力部１１４に接続されている。

ランク値フィルタ１０６は、ランク値２５すなわちメジアン値を有している。前 記閾値ユニット１１２は、閾値処理を行い、閾値以上の濃度のビクセルは全てＭ ＡＸ　ＶＡＬに対応づけられる。を以下のビクセルはゼロに対応付けされる。こ こで、ｔは１に等しい。

この条件付は処理では、局部メジアン値が局部平均値に等しいかあるいはこれ以 上の場合１１４の出力はＭＡＸＶＡＬに等しくなる。他方、メジアン値が平均値 以下の場合出力１１４はゼロになる。

第８図に関し、出力Ｄ　（ｘ、ｙ）の等式を用いると、局部メジアン値が局部平 均値に等しいかそれ以上の場合は出力は処理１になる。これにた（化、メジアン 値が平均値以下の場合、処理２が出力される。

この切り換え動作は強調印刷効果（ｓｔｒｏｎｇ　ｐａｉｎｔｅｄ　ｅｆＴｅｃ ｔ）を生じる。

フィルタ１０６．１０８のカーネルサイズは７ｘ７が好ましい。

第１０図を参照する。第１０図は、リアルタイムデジタル映像効果処理に関する ブロックダイアグラムであり、参照符号１２０で示されている。１２０の処理で はアナログ−デジタル変換器１２２を用いており、映像信号が入力されている。

この処理からＲＧＢおよび）ＩＳＩ色空間に関する１２３．１２４の二つの信号 が出力される。

スイッチ１２６により、この出力１２３．１２４の双方もしくは一方を二つの分 岐線１２８と１３０に接続することができる。

第一の分岐線１２８にはくりこみフィルタ１３４に接続されたランク値フィルタ １３２が設けられており、さらに探索テーブル１３６に接続されている。

第二の分岐線１３０では、エツジ検出ユニット１３８、もう一つの探索テーブル １４０、演算論理ユニット１４２が設けられている。

１４４で示しているように、１３２−１４２の複数の部品が共通のハウジング内 に設けられ、またターミナル１４６で示しているように一つまたは複数のデジタ ルクロスポイントスイッチに接続されている。このデジタルクロスポイントスイ ッチにより部品１３２−１４２をさまざまなパターンに接続することが可能であ る。同じく、ターミナルには入力スイッチ１２６と出力スイッチ１４８が設けら れており、デジタルクロスポイントスイッチで部品接続をすることができるよう になっている。

第１０図において、矢印１５０はデジタルクロスポイントスイッチまたはスイッ チを概略的に示しており、効果的に接続を行っている。

このように、入力信号は第一分岐線を通過し、探索テーブル１３６によるコント ラスト拡張処理の前にランク値フィルタ１３２では刷毛使い効果が施され、くり こみフィルタ１３４では輪郭補正（ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）が行われる。同時に 、もう一つの分岐線では、エツジフィルタ１３８がエツジおよびエツジの大きさ を検出し、探索テーブル１４０で正規化される。

演算論理ユニット１４２は、正規化されたエツジかを画像から減算されるよう第 一分岐線から二つの探索テーブル１３６．１４０の出力を引く。この結果作成さ れた画像のエツジには暗い輪郭を有したハイライトがつけられている。

出力１４８は、スイッチ１５２によりデジタル−アナログ変換器１５４のＲＧＢ 、ＨＳＩ入力に接続され、最終出力１５６へと接続される。

国際調査報告 １９−１−＋＋＋ｕｅ＊自ｌ＾６””””ＰＣＴ／ＣＡ９０／ｎＯ）、１６

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．画像デジタル信号を変換し刷毛使い効果を施す装置は、主入力部と；オリジ ナルデジタル信号用入力部を有し、前記装置の主入力部に接続された第一ランク 値フィルタと；前記ランク値フィルタ出力部に接続された入力部と、出力部とを 有するラプラス演算子ユニットと；ゲインを可変することができ、前ラプラス演 算子ユニットの出力部に接続されたゲインユニットと；前記ゲインユニットの出 力部に接続された第一の入力部と前記装置の出力部を形成している出力部を有す る加算ユニットと；前記第一ランク値フィルタと前記加算ユニットの第二入力部 との間を接続しているバイパスラインとから構成されていることを特徴とする。
2. ２．画像デジタル信号のエッジ情報を強調する装置は、前記デジタル映像信号用 主入力部と；前記主入力部に接続されたエッジ大きさ検出器ユニットと；前記エ ッジ大きさ検出器ユニットの出力部に接続された入力部と出力部とを有するゲイ ンユニットと；前記ゲインユニットの出力部に接続された入力部と、前記主入力 部に接続された入力部と、変換されたデジタル信号用出力部とを有する加算ユニ ットとから構成されており、前記エッジ大きさ検出器ユニットが検出した画像エ ッジ量を調整し、前記オリジナル画像と合成するよう前記ゲインユニットを調整 することができることを特徴とする。
3. ３．画像デジタル信号にエアブラシ効果を加える装置は、当該ピクセルの第一、 第二座標に対応した第一と第二の乱数をピクセル毎に生成する手段と；それぞれ 前記二つの対応乱数を前記二つの座標に加算し、出力座標をピクセル毎に生成す る加算手段とから構成されており、生成された乱数に応じて前記オリジナル画像 のピクセルが出力画像内にランダムに分散されることを特徴とする。
4. ４．定ゲインを生成し、ユーザーが変更できる手段と、前記乱数と前記定ゲイン 手段から得たゲイン値とをピクセル単位で乗算する手段とをさらに備えており、 前記ゲイン値を調整することにより前記ピクセルの分散レベルを調整することが 可能なことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．複数のピクセルからなる画像の入力デジタル信号を変換し、クロム加工を施 した反射面のように見せる効果を施す装置において、入力画像のオリジナルデジ タル信号用入力部と；前記入力画像内に反射される像の反射デジタル信号用入力 部と；前記表面の平滑さを表すピクセルの二つの座標用平滑定数を生成する手段 と；前記二つの座標方向における前記ピクセルの画像領域を表す画像領域定数を 生成する手段と；前記入力画像の各ピクセルの密度である第一密度が、各座標上 に隔たって位置する前記入力画像の他のピクセルの第二密度と同じであるか否か を各座標平滑定数を用いてピクセルの座標毎に判別する手段と；前記判別手段が 前記第一密度と第二密度が同じであると判断した場合は前記座標をそれぞれ前記 入力画像の座標に等しくなるようピクセルの座標毎に設定し、またこれ以外の場 合、πで除算し、各座標平滑定数の逆正接で乗算し、前記第一密度から第二密度 を引いた差分で除算して求めた座標画像領域定数に等しく設定する設定手段と； 前記設定手段が設定した座標で定まる前記反射デジタル信号に対応ピクセルの密 度を取り込むことにより変換出力画像の密度をピクセル毎に判断する手段とから 構成されることを特徴とする。
6. ６．画像のデジタル信号にハイライトを加える装置は、第一密度と第二密度をユ ーザーが調整することが可能であり、前記第一密度は第二密度よりも大きく、前 記入力密度が前記第二密度以下の場合は各ピクセルの密度をゼロに設定し、前記 入力密度が前記第一密度以上の場合は前記入力画像内の密度の長大値に等しく設 定し、その他場合はオリジナル入力画像内の密度の最大値に当該ピクセルの入力 密度と前記第二密度との差分を掛け合わせ、また前記第一密度と第二密度との差 分で除算して判断するコントラスト拡張ユニットに接続された主入力部と；前記 主入力部に接続された第一入力部と前記コントラスト拡張ユニットの出力部に接 続された第二の入力部とを有する結合ユニットとから構成されており、前記コン トラストを拡張された画像はオリジナル画像と結合され、前記結合ユニットの出 力部に出力されることを特徴とする。
7. ７．前記結合ユニットは前記二つのユニットからの入力を加算した後、得られた 値を２で割り、前記二つの入力信号から平均密度をピクセル毎に求め前記出力と して出力することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。
8. ８．画像デジタル信号を変換し、線画に似せる効果を加える装置は、主入力部と ；前記主入力部に接続され、出力部を有し、また第一カーネルを定義する第一平 均フィルタ手段と；前記主入力部に接続された入力部と、出力部とを有し、第二 のカーネルを定義し、′両座標方向において前記第二カーネルの大きさは第一カ ーネルより小さい第二平均フィルタ手段と；前記第一平均フィルタで定めた平均 値と前記平均フィルタで定めた平均値との差分をピクセル毎に生成し、前記装置 の出力部を形成している出力部を備えた加算ユニットとから構成されていること を特徴とする。
9. ９．前記加算ユニットは前記第一フィルタの出力から第二フィルタの出力を引く ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の装置。
10. １０．前記装置の主入力部に接続された入力部と前記第一ランク値フィルタの入 力部に接続された出力部とが設けられており、前記ランク値フィルタは同じサイ ズと形のカーネルを有しており、前記第一ランク値フィルタのランクは前記カー ネル内のピクセルの最大値から最小値までの範囲となるよう選択されており、前 記第二ランク値フィルタユニットのランクは、前記第一ランク値フィルタのラン クを引いた前記カーネル内の最小と最大ピクセル値を合計した値に等しくなるよ う設定されている第二のランク値フィルタをさらに備えており、前記第一ランク 値フィルタのランクと前記第二ランク値フィルタのランクを調整することにより 前記画像内の明るい領域と暗い領域の相対的なサイズを変更することができるこ とを特徴とし、前記デジタル信号に水彩画効果を施すために用いられる請求の範 囲第１項記載の装置。
11. １１．画像のデジタル信号に二以上の効果を施す装置は、請求項１、２、３、５ 、６、８、１０に記載の二以上の装置と；条件付け信号を生成し、入力部を有し ており、前記入力デジタル信号は条件付けユニットの入力部と前記選択した装置 の入力部とに接続されている条件付けユニットと；前記選択した装置の出力部と 前記条件付けユニットの出力部に接続された入力部を有しており、条件付け信号 が定めた前記選択装置からの出力を選択的に組み合わせて出力画像を生成する画 像生成ユニットとから構成されていることを特徴とする。
12. １２．画像デジタル信号を変換し刷毛使い効果を施す方法は以下順番に、 （ｉ）ランク値フィルタ内に前記信号を通過させピクセル密度をフィルタ処理し 、フィルタ処理が施されたランク値信号を生成するステップと、 （ｉｉ）ラプラス演算子ユニット内に前記信号を通過させ、続いて初期設定ゲイ ンを前記信号に印加するステップと、 （ｉｉｉ）前記ステップ（ｉ）のフィルタ処理されたランク値信号をステップ（ ｉｉ）で作成された信号に加え信号を出力するステップとを有していることを特 徴とする。
13. １３．画像デジタル信号のエッジ情報を強調する方法は以下順番に、 （ｉ）前記信号のエッジを検出し、オリジナル画像のエッジを表す密度を有した エッジ信号を生成するステップと、 （ｉｉ）前記エッジ信号に初期設定ゲインを掛け合わせるステップと、 （ｉｉｉ）前記ステップ（ｉ１）のゲインで乗算したエッジ信号をオリジナル信 号に加えて信号を出力するステップとを有していることを特徴とする。
14. １４．画像デジタル信号にエアーブラシ効果を施す方法は以下順番に、 （ｉ）当該ピクセルの第一および第二座標に対応した第一および第二乱数をピク セル毎に生成するステップと、（ｉｉ）ピクセルの各座標に関し、各乱数を対応 する座標に加え出力座標を生成するステップを有しており、生成した乱数に応じ てオリジナル画像のピクセルは出力画像内にランダムに分散することを特徴とす る。
15. １５．前記ステップ（ｉ）は各乱数に初期設定ゲインを掛け合わせるステップを さらに有しており、ゲインを変化させると画像内のピクセル拡散レベルが変化す ることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. １６．入力画像の入力デジタル信号を変換しクロム加工を施した反射面のように 見せる効果を施す方法は以下順番に、 （ｉ）表面の平滑さを表すピクセルの二つの座標用平滑定数を生成するステップ と、 （ｉｉ）前記二つの座標方向におけるピクセルの画像領域を表している画像領域 定数を生成するステップと、（ｉｉｉ）前記入力画像表面に反射される画像の反 射デジタル信号を供給するステップと、 （ｉｖ）ピクセルの各座標に関し、前記入力画像の各ピクセルの密度である第一 密度が、各座標上において隔たって位置する前記入力画像の他のピクセルの第二 密度と同じであるか否かを各座標平滑定数を用いて判別するステップと、 （ｖ）ピクセルの各座標に関し、前記ステップ（ｉｖ）で前記第一密度と第二密 度が同じであると判断された場合は前記座標を前記入力画像の座標に等しく設定 し、またこれ以外の堰合、πで除算し、各座標平滑定数の逆正接で乗算し、前記 第一密度から第二密度を引いた差分で除算して求めた座標画像領域定数に等しく 各ピクセルの座標を設定するステップと、 （ｖｉ）対応ピクセルの密度を前記ステップ（ｉｖ）と（ｖ）で算出された座標 が定める反射デジタル信号内に取り入れて変換出力画像の密度をピクセル単位で 判断するステップを有することを特徴とする。
17. １７．画像デジタル信号にハイライトを加える方法は以下順番に、 （ｉ）前記第一密度は第二密度よりも大きく、また前記第一密度と第二密度の双 方が前記入力画像の最大密度以下であるような第一密度と第二密度を設定するス テップと、 （ｉｉ）ピクセル単位で、前記入力密度が前記第二密以下の場合は各ピクセルの 密度をゼロに設定し、前記入力密度が前記第一密度以上の場合は前記オリジナル 入力画像の密度を設定し、その他場合は前記オリジナル入力画像の密度の最大値 に当該ピクセルの入力密度と前記第二密度との差分を掛け合わせ、また前記第一 密度と第二密度との差分で除算してコントラストが拡張されたデジタル信号を得 るステップと、 （ｉｉｉ）前記コントラストが拡張されたデジタル信号をオリジナル信号に加え 信号を出力するステップとを有することを特徴とする。
18. １８．前記コントラストが拡張された信号をオリジナル信号に加えた後、これら 二つの信号の合計を２で割り、信号を出力することを特徴とする請求の範囲第１ ７項に記載された方法。
19. １９．画像デジタル信号を変換し線画に似せた効果を施す方法は以下順番に、 （ｉ）第一のカーネルサイズを有した第一平均フィルタ内を通過させて入力信号 をフィルタ処理するステップと、 （ｉｉ）両座標方向において前記第一のカーネルより大きさが小さい第二のカー ネルサイズを有した第二平均フィルタ内を通過させて前記入力信号をフィルタ処 理するステップと、 （ｉｉｉ）各ピクセルに関し、前記第二フィルタの出力を前記第一フィルタの出 力から引いて当該ピクセルの出力密度を決定するステップとを有することを特徴 とする。
20. ２０．（１）ステップ（ｉ）と（ｉｉ）の間において、ステップ（ｉ）でのラン ク値フィルタ処理ステップとサイズ、形が同じカーネルを有した第二のランク値 フィルタを通過させて前記映像信号をフィルタ処理し、ここで前記ステップ（ｉ ）のランク値のランクが前記カーネル内のピクセルの長大値から最小値の範囲内 となるように選択され、また前記第二ランク値フィルタのランクが前記カーネル 内の最小および量大ピクセル値の合計に等しく設定されるステップをさらに有し ており、前記第一ランク値フィルタのランクと前記第二ランク値フィルタのラン クを調整することにより前記画像内の明るい領域と暗い領域の相対的サイズを変 化させることができ、信号に水彩画効果を施すために用いられる請求の範囲第１ ２項に記載の方法。
21. ２１．デジタル信号に二つ以上の効果を施すものであり、前記請求項１２、１３ 、１４、１６、１７、１９、２０に記載された二つ以上の方法から選択した方法 を有する方法は、 （ｉ）前記入力信号から条件付け信号を生成するステップと、 （ｉｉ）前記条件付け信号に応じて前記選択した方法による出力を選択すること により出力画像を合成するステップをさらに実行することを特徴とする。