JPH06103926B2

JPH06103926B2 - ディジタル画像の濃度均一化方法

Info

Publication number: JPH06103926B2
Application number: JP1110615A
Authority: JP
Inventors: 次男板恒; 隆俊立石; 信小林; 雅人福士; 憲雄平山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH02288667A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は階調を有する複数のディジタル画像間の濃度差
を補正して均一化する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の一般の写真技法では、撮像に際して被写体自体あ
るいはその周辺の明度に応じた感光材料及び露光条件
（絞りの開度及びシャッタースピード）の選択により画
像の濃度を調節している。

テレビジョンカメラあるいは電子顕微鏡等で撮像された
画像についても、個々の画像については絞りの調節によ
り画像濃度の調節は可能である。しかし、連続して撮像
された複数の画像間の濃度差を自動的に均一化する手法
に関しては知られていない。また、同一の用紙上に複数
の画像を焼付けた写真を並べるような場合における各画
像間の濃度差を均一化する手法についても知られていな
い。

たとえば、金属材料の検査，開発等に使用される外観，
破断面等のマクロ，ミクロ組織の写真には品質判定の面
から高品位の画質が要求される。しかし、従来の写真法
では、撮像，感光材料の現像，印画紙への焼付け，及び
個々の写真の整理及びその記録の作成，更には台紙への
編集・貼付け作業を経て説明書あるいは報告書として完
成する。

以上のような従来の手法を第10図フローチャートに示
す。ここで、「撮像」のステップは、通常の光学カメラ
による外観撮影，光学顕微鏡によるミクロ撮影及び走査
型電子顕微鏡による撮影等を含み、それぞれ異なる形態
のフィルムが得られる。また「現像」のステップは一般
的には自動化されているが、特殊なフィルムでは手作業
に頼らざるを得ない場合もある。更に、「引伸し・焼付
け」のステップでは特定のサイズ（所謂手札版）であれ
ば自動処理が可能であるが、他のサイズでは手作業とな
る。そして、「整理・記録」のステップでは膨大な数の
写真及び原版（陽画または陰画）を保存・整理し、それ
ぞれに記録を付す作業が必要になる。最後の「貼付け・
編集」の処理では１枚ずつの写真をトリミングし台紙に
貼付ける手作業が必要である。

このような従来の手法では、一連の作業が終了するまで
に多数の人員と工数を要し、また膨大な作業時間を要し
ていた。更に、撮像作業，現像・焼付け等の作業は熟練
した技術が要求され、またフィルム，薬品，印画紙等の
消耗品のためのランニングコストが高くつくというよう
な経済性の面からの問題もある。

このような事情に鑑み、コンピュータシステムによるデ
ィジタル画像処理技術を応用して、画像の撮像から写真
の貼付け・編集作業までの総てを高効率で且つ短時間で
行い得て、しかも熟練技術を必要とせずに高画質を得ら
れる手法が実用化されている。

この手法は第11図にその概略の手順のフローチャートを
示す如く、テレビジョンカメラあるいは走査型電子顕微
鏡（SEM），電子線マイクロアナライザ（EPMA）及び分
析電子顕微鏡等で撮像された画像をディジタル変換する
ことにより1024×1024画素以上で濃淡度が256階調以上
のディジタル画像データを得、コンピュータシステムに
より処理するものである。ディジタル画像データは一旦
ハードディスクシステムあるいはRAM等の記憶媒体に蓄
積され、必要に応じて画像処理が加えられた後、それぞ
れの画像の管理情報（撮影場所，日時，倍率等）が付与
されて上位コンピュータに送信され、光ディスク等の大
容量記憶媒体に格納され保存される。また、このような
保存処理と並行して自動編集処理も行われ、たとえば第
12図に示す如きイメージフォーマット上の各画像組込み
領域に配置されるべき画像の撮像が終了した時点で編集
が行われた後、レーザプリンタで印画紙上に焼付けら
れ、自動現像機で現像されて出力される。なお、第12図
に示したイメージフォーマットは、1,2,3,4の４箇所の
画像組込み領域と、各画像組込み領域に対応する21〜24
の倍率マーカ組込み領域及び25〜28の撮像位置情報組込
み領域とを有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、コンピュータシステムを利用した画像処理
手法では、撮像された画像が自動的に処理されるため、
そのままでは最終的に出力される写真は撮像された画像
そのものとなる。従って、イメージフォーマット上の複
数の画像間で撮像時に濃度差があると全体としての画質
低下を招来し、金属材料の検査等に際して誤差あるいは
誤解を誘発する起因となる。このような事情から、上述
のようなコンピュータシステムを利用した画像処理手法
では画像の濃度を均一化しておく必要がある。

本発明は以上にような事情に鑑みてなされたものであ
り、コンピュータシステムにより処理される複数のディ
ジタル画像の濃度を均一化するための方法の提供を目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のディジタル画像の濃度均一化方法は、基準とな
る画像の任意の領域の平均の濃度と、他の変換対象の画
像の対応する領域の濃度とを求め、両者の差分に従って
変換対象の画像の各画素の濃度を補正する手法を採って
いる。

〔作用〕

本発明方法では、複数の画像を一枚の台紙上に組込んで
焼付けるような場合に、それぞれの画像が均一な濃度の
写真として焼付けられる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第２図は本発明方法の実施に使用される装置構成を示す
ブロック図である。

図中１は通信ネットワークである。

２はITVカメラであり、それぞれ画像入力装置６に接続
されている。

３はCCDスキャナであり、画像入力装置６に接続されて
いる。

４はEPMA（Electron Probe X−Ray Microanalyzer:X線
マイクロアナライザ）であり、画像入力装置６に接続さ
れている。

５はSEM（Scanning Electron Microscope:走査型電子顕
微鏡）であり、画像入力装置６に接続されている。

以上のITVカメラ2,CCDスキャナ3,EPMA4,SEM5はそれぞれ
追う入力、即ち被写体としての金属組織片等の画像を撮
像する。

画像入力装置６は図示しない制御用CPU,CRT,画像処理装
置及び画像処理装置に接続されたモニタ等にて構成さ
れ、それぞれ撮像された画像をディジタル画像データに
変換して通信ネットワーク１へ送出する。

７は高解像度モニタであり、画像編集装置８に接続され
ている。

画像編集装置８はモニタ７上でオペレータが行う種々の
操作，命令に従ってディジタル画像データを処理する。

９は統轄コンピュータであり、通信ネットワーク１に接
続されている。

10は光ディスクであり、統轄コンピュータ９に接続され
ている。

統轄コンピュータ９は本発明方法を実施するための装置
の制御中枢である。光ディスク10は処理対象及び処理後
のディジタル画像データを格納する。レーザプリンタ11
は統轄コンピュータ９により組立てられた編集画像を出
力するために使用される。

各画像入力装置６及び画像編集装置８、そして統轄コン
ピュータ９は通信ネットワーク１にて相互に接続されて
おり、画像データあるいは制御のための指令，命令等を
相互に送受する。

第１図は本発明のディジタル画像の濃度均一化方法を組
込んだディジタル画像処理の手順を示すフローチャート
である。

まず、イメージフォーマットに画像を組込む際に複数の
画像間の濃度を均一下する場合は、既にITVカメラ2,CCD
スキャナ3,EPMA4,SEM5等により撮像されてハードディス
ク等に一旦格納されている画像データ及びそれぞれの管
理情報が統轄コンピュータ９に送信される。個々の画像
とそれぞれの管理情報とは一組の情報として光ディスク
10に格納される。前述の第12図に示した如き一つのイメ
ージフォーマット上に組込まれるべき複数の画像総てが
揃うと、その組立てのための情報の作成・登録が行われ
る。個々の編集画像画像の出力順が来ると、それぞれの
画像の濃度補正、即ち本発明方法に基づく濃度均一化処
理が実施されて順にイメージフォーマット上に配置され
て組込まれ、編集画像が造られて最後にレーザプリンタ
11により焼付けられて現像される。

ところで、本発明に係るディジタル画像の濃度均一化方
法は基本的に同一の考え方であるが処理対象の画像ある
いは画像処理の目的に応じて３通りの実施例が適用可能
である。まず、第１の実施例について説明する。

本発明方法の第１の実施例は、領域固定濃度補正法と称
される。その処理手順を第３図のフローチャートに示
す。

まず、濃度補正が行われていない最初の生画像データが
入力される（ステップS11）。この生画像は一つのイメ
ージフォーマット上に配置されるべき複数の画像の内の
最初の一枚であり、以下基準画像と称す。次にこの基準
画像全体の濃度分布が測定され、最適画像濃度に変換さ
れる（ステップS12）。

第４図はこの濃度分布の測定方法を示す模式図である。
Ｘ軸方向の平均濃度値及びＹ軸方向の平均濃度値はそれ
ぞれ下記式にて求められる。

但し、▲Ｄ^x _i▼:X軸方向個々の画素濃度値 ▲Ｄ^y _j▼:Y軸方向個々の画素濃度値（ｉ）:X軸方向各ラインの平均濃度値（ｉ）:Y軸方向各ラインの平均濃度値 i:0,1,2…ｎｎ：各ラインの最終画素番号以上により濃度分布が求まると、次に最適濃度値への変
換が行われる。この変換は下記両式の内のいずれかによ
り行われる。

次に基準画像の任意の所定位置に濃度比較のための領域
（以下、ウィンドと称す）が設定され、このウィンド内
の平均濃度値A_oが求められる（ステップS13）。

第５図はこのウィンド設定の状況を示す模式図である。
即ち、画像中の一点（x_s，y_s）ともう一点（x_e，y_e）と
により決定される正方形の領域をウィンドとする。そし
て、下記式により基準画像のウィンド内の平均濃度値A_o
が求められる。

但し、x_s:x軸方向の始点座標 x_e:x軸方向の終点座標 y_s:y軸方向の始点座標 y_e:y軸方向の終点座標求められた基準画像のウィンド内の平均濃度値A_oは基準
画像の平均濃度値として記憶手段に格納される（ステッ
プS14）。以上により基準画像に対する処理が終了す
る。

次に基準画像以外の生画像（以下、変換画像と称す）が
処理される。即ち、ステップS11,S13同様に画像データ
を入力し（ステップS15）、基準画像と同一の領域にウ
ィンドを設定してその内部の平均濃度値A_cを求める（ス
テップS16）。そして両画像のウィンド内の平均濃度値
の差Ｓを求め（ステップS17）、変換画像の全画素の濃
度を下記式により補正する（ステップS18）。

同一のイメージフォーマットに組込まれるべき全画像の
濃度補正が完了するまで、ステップS15からS19までの処
理を反復する（ステップS19）。

以上のように、この領域固定濃度補正法では、常に固定
された領域、即ちウィンド内の平均濃度値で均一化され
る。但し、各画像の状況によってはウィンドの設定領域
を移動させることは差し障りない。

次に第２の実施例としての拡大率固定濃度補正法につい
て説明する。

第６図は拡大率固定濃度補正法の手順を示すフローチャ
ートである。なお、前述の第２図に示した領域固定濃度
補正法の手順を示すフローチャートと対応するステップ
には同一のステップ番号を付与してある。

この拡大率固定濃度補正法では、まず一つの生画像デー
タが入力され（ステップS11）、これが既に入力されて
いる画像データと同一の拡大率であるか否かが判定され
る（ステップS21）。同一拡大率の画像データが過去に
入力されていない場合には、その画像データはその拡大
率の画像群の基準画像として前述の領域固定濃度補正法
の場合同様にステップS12,S13,S14の処理が行われ、基
準画像のウィンドの平均濃度値A_oが求められる。

ステップS11において入力された画像データの拡大率が
過去に入力された画像データのそれと同一である場合、
換言すればその画像データの拡大率と同一の拡大率の画
像データの平均濃度値が既に求められている場合には、
前述の領域固定濃度補正法のスッテプS16,S17,S18の処
理が行われ、全画素について濃度補正が行われる。

以上の処理が総ての画像を対象にして行われるので、同
一拡大率の画像群に関して濃度均一化が行われる。即
ち、第７図に模式図を示す如く、たとえば最初に拡大率
100倍の画像が入力されるとこの画像が拡大率100倍の
画像の基準画像とされて平均濃度値A_oが求められ、次に
再度拡大率100倍の画像が入力されるとこの画像は先
に求められている拡大率100倍の画像の平均濃度値A_oに
従って濃度補正される。その次にたとえば拡大率200倍
の画像が入力されるとこの画像が拡大率200倍の画像
の基準画像とされて平均濃度値A_oが求められ、次に再度
拡大率100倍の画像が入力されるとこの画像は先に求
められている拡大率100倍の画像の平均濃度値A_oに従っ
て濃度補正される。そして、200倍の画像が入力され
ると、この画像は先に求められている200倍の画像の平
均濃度値A_oに従って濃度補正される。

次に第３の実施例としての密度固定濃度補正法について
説明する。

第８図は拡大率固定濃度補正法の手順を示すフローチャ
ートである。なお、前述の第３図及び第６図に示した領
域固定濃度補正法及び拡大率固定濃度補正法の手順を示
すフローチャートと対応するステップには同一のステッ
プ番号を付与してある。

この密度固定濃度補正法では、前述の第３図に示した領
域固定濃度補正法の場合と同様に、ステップS11,S12,S1
3,S14と処理されて基準画像の平均濃度値A_oが求められ
る。次にやはり領域固定濃度補正法の場合と同様にステ
ップS15にて変換画像が入力される。

次に、ステップS15で入力された新たな画像のウィンド
設定係数Ｂが求められる（ステップS31）。これは、第
９図に模式図を示す如く、ステップS11にて入力された
基準画像とスッテプS15で入力された変換画像との拡大
率が異なる場合に、変換画像上で拡大率に応じたウィン
ドを設定するための処理である。ウィンド設定係数Ｂ
は、基準画像の拡大率をMo,変換画像の拡大率をMcとし
て下記式にて求められる。

Ｂ＝Mc/Mo 具体的には第９図（ａ）に示す如く、たとえば拡大率10
0倍で撮像された基準画像上のウィンドのＸ軸方向の画
素数がx,Y軸方向の画素数がｙとすると、変換画像のウ
ィンドは第８図（ｂ）に示す如く、Ｘ軸方向の画素数が
Ｂ・ｘに、Ｙ軸方向の画素数がＢ・ｙになる。

このようにして変換画像上にウィンドが設定されると、
以降は領域固定濃度補正法の場合と同様にステップS16,
S17,S18,S19と処理されて変換画像の濃度補正が行われ
る。

なお上記実施例では説明の便宜上、光ディスク等の記憶
媒体から画像情報データを取出した後、イメージフォー
マットに画像を組込む際に複数の画像間の濃度均一化を
実施しているが、画像撮像直後あるいは光ディスクへ画
像データを格納する直前に濃度均一化を施した方がより
効率的であり、現実の処理に際しては画像撮像直後に画
像入力装置６内のモニタ画面を目視により確認しつつ画
像濃度の均一化を実施する方が実用的である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明方法の第１の実施例としての領域固
定濃度補正法、第２の実施例としての拡大率固定濃度補
正法及び第３の実施例としての密度固定濃度補正法をそ
れぞれ説明した。

領域固定濃度補正法では、撮像時の拡大率には拘わらず
に基準画像を設定するので、基準画像は一組の画像群に
おいて一致で済み、基準画像の処理時間が削減される。
拡大率固定濃度補正法では、撮像時の拡大率それぞれに
応じて基準画像を設定するため、基準画像の設定には時
間を要するが、拡大率が異なる画像を一律に濃度補正す
る領域固定濃度補正法に比してより良好な補正結果が得
られる。また密度固定濃度補正法では、上述の両領域固
定濃度補正法及び拡大率固定濃度補正法の長所を兼ね備
えているが、拡大率が極端に異なる画像間ではウィンド
の設定が不可能になる場合が有り得るので、それぞれの
画像の状況及び画像処理の目的に応じて使い分ければよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディジタル画像の濃度均一化方法を含
むディジタル画像処理の手順を示すフローチャート、第
２図はそれに使用される装置構成を示すブロック図、第
３図は本発明方法の第１の実施例の手順を示すフローチ
ャート、第４図及び第５図は同じくその手順を示す模式
図、第６図は本発明方法の第２の実施例の手順を示すフ
ローチャート、第７図は同じくその手順を示す模式図、
第８図は本発明方法の第２の実施例の手順を示すフロー
チャート、第９図は同じくその手順を示す模式図、第10
図は従来の手作業によてる画像処理の手順を示すフロー
チャート、第11図は従来のコンピュータシステムを利用
した画像処理の手順を示すフローチャート、第12図はそ
れに使用される画像を配置するための台紙としてのイメ
ージフォーマットの模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福士雅人茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者平山憲雄大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階調を有する複数の画像の濃度を均一化す
る方法において、基準となるべき画像の濃度を最適濃度に変換し、最適濃度に変換された前記画像の任意の領域の平均濃度
を求め、他の画像の前記領域と対応する領域の平均濃度を求め、前記両平均濃度の差に基づいて前記他の画像の各画素の
濃度を補正することを特徴とするディジタル画像の濃度均一化方法。
【請求項２】階調を有し、拡大率が異なる複数の画像の
濃度を均一化する方法において、前記複数の画像の内の同一拡大率の画像群それぞれにつ
いて、基準となるべき画像の濃度を最適濃度に変換し、最適濃度に変換された前記基準となる画像の任意の領域
の平均濃度を求め、前記基準となる画像と同一拡大率の他の画像の前記領域
と対応する領域の平均濃度を求め、前記両平均濃度の差に基づいて前記基準となる画像と同
一拡大率の他の画像の各画素の濃度を補正することを特徴とするディジタル画像の濃度均一化方法。
【請求項３】階調を有し、拡大率が異なる複数の画像の
濃度を均一化する方法において、基準となるべき画像の濃度を最適濃度に変換し、最適濃度値に変換された前記画像の任意の領域の平均濃
度を求め、他の画像に前記領域と対応する領域をその拡大率に応じ
て相似形に設定してその平均濃度を求め、前記両平均濃度の差に基づいて前記基準となる画像と同
一拡大率の他の画像の各画素の濃度を補正することを特徴とするディジタル画像の濃度均一化方法。