JPH0836640A - カラー画像処理方法 - Google Patents

カラー画像処理方法

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JPH0836640A
JPH0836640A JP6172333A JP17233394A JPH0836640A JP H0836640 A JPH0836640 A JP H0836640A JP 6172333 A JP6172333 A JP 6172333A JP 17233394 A JP17233394 A JP 17233394A JP H0836640 A JPH0836640 A JP H0836640A
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伸 水谷
Hidetomo Sakaino
英朋 境野
Setsuyuki Hongo
節之 本郷
Noboru Sonehara
曽根原  登
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ノイズなどで汚れたカラー画像について,物体
の色が滑らかに変化するように色彩のみの修復を可能に
することを目的とする。また,カラー画像エッジ抽出に
関して,RGBの全ての色の情報について同時に処理
し,色の急峻な変化を示す色彩のみに関する自然なエッ
ジを抽出可能にすることを目的とする。 【構成】カラー原画像のi番目の画素のRGBベクトル
i と修復された画像のi番目の画素のRGBベクトル
i とのなす角度をなるべく小さくし,修復された画像
の色がカラー原画像の色と近くなるようにする。カラー
画像のエッジ抽出では,カラー画像のi番目の画素のR
GBベクトルSi とその近傍とのなす角度が小さいとき
は色の急峻な変化を示すエッジを存在させず,大きいと
きはエッジを存在させ,かつ,不自然なエッジの存在を
少なくするように,輝度情報ではなく,色彩の情報に基
づいてエッジを抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,色彩がノイズなどで汚
れたカラー画像を輝度変化させず色彩のみを修復する方
法,およびカラー画像から色の情報に基づいて色の急峻
な変化を示す色彩に関するエッジを抽出する方法に関す
るものであり,カラー画像処理などの産業分野に利用で
きる。
【0002】
【従来の技術】図3に従来のカラー画像修復方式のフロ
ーチャートを示す。また,図4に画像の画素,エッジの
配置を示す。図4に示すように,画素iと画素jの間に
エッジeijが配置されるものとする。
【0003】図3に示すステップS31では,まずカラ
ー画像についてRGB各々の次元で画像を構成する。例
えば,Rのみの強度を表した画像を例にして説明する。
ステップS32では,以下の評価関数ERの最小化を行
い,Rのみの画像修復を行う。
【0004】ER(fR1,…,fRi,…,fRN )=CDΣi
{ (fRi −dRi 2 }+CSΣ<ij>{(fRi −fRj
2 } 0≦fRi ≦255,(i=1,…, N) 但し,修復された画像のi番目の画素のR空間での値を
各々fRi とし,ここでは0から255までの値をとる
とする。また,Σi はiについての和,Σ<ij>は近傍の
みの和で,Nは全画素数,CD,CSは定数である。
【0005】評価関数の第1項は,データフィッテング
項で,R画像のi番目の画素の値dRi になるべく近い
値を,修復されたR画像でのi番目の画素の値fRi
とるように要求するための項である。第2項は,修復さ
れたR画像でのi番目の画素の値fRi がR画像中でな
るべく同じ値をとり,画像上で物体のR色が滑らかに変
化することを要求する項である。
【0006】また,評価関数ERを以下のように変える
ことにより,カラー画像のR色の急峻な変化を示すエッ
ジを考慮したカラー画像修復を行うことができる。図4
に画像の画素,エッジの配置を示す。
【0007】ER(fR1,…,fRi,…,fRN,eR11, …, eR
ij, …, eRNN)=CDΣi { (fRi −dRi 2 }+CS
Σ<ij>{(fRi −fRj 2 (1−eRij)}+CP・V(eR
11, …, eRij, …, eRNN) 0≦fRi ≦255,0≦eRij≦1,(i, j=1,…,
N) 但し,CPは定数である。eRijは,R色の急峻な変化
を示すエッジの急峻さに応じて0から1までの値とす
る。Vはエッジが存在する場合の後述するペナルティを
定める関数である。
【0008】評価関数の第1項は,データフィッテング
項で,前述した評価関数と同じである。第2項は,R色
の急峻な変化を示すエッジが存在しない場合,R画像で
のi番目の画素の値fRi がその近傍のR画像中でなる
べく同じ値をとり,R画像上で物体のR色が滑らかに変
化することを要求する項である。第3項は,R色の急峻
な変化を示すエッジが存在する場合のペナルティ項であ
り,R色の急峻な変化を示すエッジはそれほど多くは存
在しないためになるべく少なくするための項である。ま
た,この項には,R色のエッジが途切れないなど,種々
のエッジに対するペナルティも含むものとする。
【0009】この評価関数ERの最小化を行い,同様に
G色,B色についても処理し,各々の画像修復を行う。
ステップS33では,以上のようにして得られたRGB
の画像を重ね合わせ,修復されたカラー画像を得る。
【0010】次に,図5に従来のカラー画像のエッジ抽
出方式のフローチャートを示す。画像の画素,エッジの
配置は図4と同じである。前述したカラー画像修復と同
じように,ステップS51では,まずカラー画像につい
てRGB各々の次元で画像を構成する。例えば,Rのみ
の強度を表した画像を例にして説明する。ステップS5
2では,以下の評価関数ERの最小化を行い,Rのみの
エッジ抽出を行う。
【0011】ER(eR11, …, eRij, …, eRNN)=CS
Σ<ij>{(fRi −fRj 2 (1−eRij)}+CP・V(eR
11, …, eRij, …, eRNN) 0≦fRi ≦255,0≦eRij≦1,(i, j=1,…,
N) 評価関数の第1項は,R画像上で物体のR色が急峻な変
化を示し,R画像でのi番目の画素の値fRi がその近
傍のR画像中で異なった値をとる場合,R色の急峻な変
化を示すエッジを存在させるために要求する項である。
第2項は,R色の急峻な変化を示すエッジが存在する場
合のペナルティ項であり,R色の急峻な変化を示すエッ
ジはそれほど多くは存在しないためになるべく少なくす
るための項である。また,この項には,R色のエッジが
途切れないなど,種々のエッジに対するペナルティも含
むものとする。
【0012】この評価関数ERの最小化を行い,同様に
G色,B色についても処理し,各々のエッジ抽出を行
う。ステップS53では,以上のようにして得られたR
GBのエッジ画像を重ね合わせ,カラー画像のエッジ画
像を得る。
【0013】上述した画像修復およびエッジ抽出での評
価関数ERを下げる方法としては,統計的緩和法,最急
降下法など様々な方法が存在する。ここでは,例として
統計的緩和法を用いて説明する。この統計的緩和法で
は,分配関数と呼ばれる量を以下のように定義する。
【0014】Z=Tr exp(−βER) 但し,βは定数,Tr はfRi ,eRij, (i, j=1,
…, N) などの可能なとり得る値全てについての和であ
る。この分配関数を確率の規格化条件として,fR i
eRij,(i, j=1,…, N) などの確率分布をPRとす
ると, PR=exp(−βER)/Z となる。この確率に従って変化させれば,評価関数ER
を収束させることができる。しかし,定数βが小さいと
きは確率変動が大きく評価関数ERは収束しないことを
考慮し,また評価関数の極小値に陥らせないために,定
数βを小さい値から徐々に上げて確率操作を行うのが一
般的である。統計的緩和法の場合,評価関数ERが収束
したか否かは,fR1 , …, fRi , …, fRN ,eR
11, …, eRij, …, eRNNなどの値の確率変動が少な
くなり,評価関数ERが下がらなくなったことにより判
断できる。
【0015】このように,RGB各々の次元で画像を構
成し,上記の操作を行い,修復後またはエッジ抽出後,
RGBの各々の修復画像またはRGBのエッジ画像を重
ね合わせ,修復されたカラー画像またはエッジ画像を得
る。評価関数は以下のような三つになる。 E=ER+EG+EB =CDΣi { (fRi −dRi 2 + (fGi −dGi 2 + (fBi −dBi 2 } +CSΣ<ij>{(fRi −fRj 2 +(fGi −fGj 2 +(fBi −fBj 2 } E=ER+EG+EB =CDΣi { (fRi −dRi 2 + (fGi −dGi 2 + (fBi −dBi 2 } +CSΣ<ij>{(fRi −fRj 2 (1−eRij)+(fGi −fGj 2 (1−eGij) +(fBi −fBj 2 (1−eBij)} +CP・V(eRij, eGij, eBij) E=ER+EG+EB =CSΣ<ij>{(fRi −fRj 2 (1−eRij)+(fGi −fGj 2 (1−eGij) +(fBi −fBj 2 (1−eBij)} +CP・V(eRij, eGij, eBij) 0≦fRi,fGi,fBi ≦ 255,0≦eRij, eGij, eBij≦1,
(i,j=1,…,N) 但し,カラー画像修復では,修復された画像のi番目の
画素のRGB空間での値を各々fRi ,fGi ,fBi
とする。また,eRij,eGij,eBijは,RGB各々
の色の急峻な変化を示すエッジの急峻さに応じて0から
1までの値とする。この操作によりカラー原画像のi番
目の画素のRGB空間での値dRi ,dGi ,dBi
なるべく近い値を修復された画像のi番目の画素のRG
B空間での値fRi ,fGi ,fBi がとるようにな
り,また,RGB各々の色の急峻な変化を示すエッジが
存在しない場合,修復された画像のi番目の画素のRG
B空間での値fRi ,fGi ,fBi が各々のR,G,
B空間でなるべく同じ値をとり,画像上で物体の色が滑
らかに変化するようになる。RGB各々の色の急峻な変
化を示すエッジが存在する場合,ペナルティを設け,数
を減らし,かつ不自然なエッジのパターンを禁止する。
【0016】また,カラー画像エッジ抽出では,画像の
i番目の画素のRGB空間での値を各々fRi ,f
i ,fBi とし,ここでは0から255までの値をと
るとする。また,eRij,eGij,eBijは,RGB各
々の色の急峻な変化を示すエッジの急峻さに応じて0か
ら1までの値とする。この操作によりカラー画像のi番
目の画素のRGB空間での値fRi ,fGi ,fBi
その近傍の画像中で異なった値をとる場合,RGB空間
各々のエッジeRij,eGij,eBijを存在させ,RG
B各々の色の急峻な変化を示すエッジが存在する場合,
ペナルティを設け,数を減らし,かつ不自然なエッジの
パターンを禁止する。
【0017】カラー画像修復に関して,この方法では,
RGB空間の各々の次元で全く独立にカラー画像修復を
行っている。そのため,ある画素に着目したとき,RG
B全体の合わせた輝度は修復前後でかなり変化する可能
性が存在し,画像全体では原画像の輝度分布と大幅に異
なることがある。
【0018】また,カラー画像エッジ抽出に関して,こ
の方法では,RGB空間の各々の次元で全く独立にカラ
ー画像エッジ抽出を行い,その後,三つのエッジ画像を
重ね合わせなければならない。そのため,RGB画像各
々に対して同じ操作を三度も行わなければならない。ま
た,輝度に関するエッジも三つのエッジ画像の中に混在
している。このRGB各々の三つのエッジ抽出を簡略化
し一度に行うために,RGB情報から輝度を計算し,輝
度画像だけでエッジ抽出を行うことも考えられるが,そ
うすると同じ輝度で色が異なるエッジが抽出できない。
また,輝度に関するエッジなので,色彩だけの急峻な変
化を示す色彩に関するエッジは抽出できない。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,上記従来の
技術で述べた問題点の解決を図り,カラー画像修復に関
して,カラー画像を画素単位でRGB空間のベクトルと
して表現し,規格化された画像RGBベクトルの角度の
みを考慮することにより,画像全体で原画像の輝度分布
と大きく異なることなく,物体の色の変化が自然になる
ように色彩のみの修復を可能にすることを目的とする。
【0020】また,カラー画像エッジ抽出に関して,カ
ラー画像を画素単位でRGB空間のベクトルとして表現
し,規格化された画像RGBベクトルの角度のみを考慮
することにより,RGB空間の各々の次元で全く独立に
カラー画像エッジ抽出を行うのではなく,RGBの全て
の色の情報について同時に処理し,色の急峻な変化を示
す色彩のみに関する自然なエッジを抽出可能にすること
を目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため,カラー画像修復に関しては,以下のように処
理する。カラー原画像のi番目の画素のRGBベクトル
i (dRi ,dGi,dBi )と修復された画像のi
番目の画素のRGBベクトルSi (fRi ,fGi ,f
i )とのなす角度,かつSi (fRi ,fGi ,fB
i )とその近傍のSj (fRj ,fGj ,fBj )との
なす角度のみを考慮する。色彩に関するエッジを考慮す
るときには,Si (fRi ,fGi ,fBi )とh
i (dRi ,dGi ,dBi )とのなす角度を小さく
し,かつ,Si (fRi ,fGi ,fB i )とその近傍
のSj (fRj ,fGj ,fBj )とのなす角度が小さ
いときはその角度をより小さくし,大きいときは角度は
そのままにする。また,エッジを考慮しないときには,
i (fRi ,fGi ,fBi )とhi (dRi ,dG
i,dBi )とのなす角度を小さくし,かつ,Si (f
i ,fGi ,fBi )とその近傍のSj (fRj ,f
j ,fBj )とのなす角度を小さくする。
【0022】このことにより各画素のRGBベクトルの
ノルムをそのままにし,RGB全体の合わせた各画素輝
度を変えることなく,色の急峻な変化を示すエッジ以外
の画像上で物体の色が滑らかに変化するようにカラー画
像修復を行う。
【0023】カラー画像エッジ抽出に関しては,以下の
ように処理する。画像修復の場合と同様に,カラー画像
のi番目の画素のRGBベクトルSi (fRi ,f
i ,fBi )とその近傍のSj (fRj ,fGj ,f
j )とのなす角度のみを考慮し,その角度に基づいて
エッジを抽出する。Si (fRi ,fGi ,fBi )と
その近傍のSj (fRj ,fGj ,fBj )とのなす角
度が小さいときは色の急峻な変化を示すエッジを存在さ
せず,大きいときはエッジを存在させ,かつ,不自然な
エッジの存在を少なくするようにエッジを配置し,カラ
ー画像の色彩に関するエッジを抽出する。
【0024】すなわち,本発明のカラー画像修復に関す
るカラー画像処理方法は,ノイズで汚れたカラー画像を
輝度変化させず修復する方法であって,カラー画像を画
素単位でRGB空間のベクトルとして表現する手順と,
カラー原画像の全ての画素のRGBベクトルノルムを記
録する手順と,そのノルムより全ての画素のRGBベク
トルを規格化する規格化手順と,全ての近傍画素の規格
化RGBベクトルのなす角度が大きいRGB空間での色
の急峻な変化を示すエッジを表現する手順と,色彩に関
するエッジを考慮するときには,規格化RGBベクトル
のデータに応じて,予め定められた評価関数を下げるよ
うに修復されたカラー画像の各画素の規格化RGBベク
トルを更新する更新手順と,評価関数が収束したか否か
を判断する手順と,更新された全ての画素の規格化RG
Bベクトルとすでに記録されたカラー原画像の全ての画
素のRGBベクトルノルムからカラー画像を構成する画
像構成手順とを備えることを特徴とする。
【0025】また,本発明のカラー画像エッジ抽出に関
するカラー画像処理方法は,輝度情報ではなく,色の情
報に基づいて色の急峻な変化を示すカラー画像の色彩エ
ッジを抽出する方法であって,カラー画像修復と同様
に,カラー画像を画素単位でRGB空間のベクトルとし
て表現する手順と,カラー画像の全ての画素のRGBベ
クトルノルムを記録する手順と,そのノルムより全ての
画素のRGBベクトルを規格化する規格化手順と,全て
の近傍画素の規格化RGBベクトルのなす角度が大きい
RGB空間での色の急峻な変化を示すエッジを表現する
手順と,規格化RGBベクトルのデータに応じて,予め
定められた評価関数を下げるようにカラー画像の色の急
峻な変化を示すエッジを更新する更新手順と,評価関数
が収束したか否かを判断する手順と,更新された全ての
色の急峻な変化を示すエッジから色彩エッジ画像を構成
する画像構成手順とを備えることを特徴とする。
【0026】
【作用】本発明に係るカラー画像修復では,まず,カラ
ー原画像のi番目の画素のRGBベクトルhi (d
i ,dGi ,dBi )と修復された画像のi番目の画
素のRGBベクトルSi (fRi ,fGi ,fBi )と
のなす角度をなるべく小さくし,修復された画像の色が
カラー原画像の色と近くなるようにする。色彩に関する
エッジを考慮するときには,同時に,修復された画像の
各画素のベクトルとそれらの近傍の画素のベクトルのな
す角度がそれほど大きくないとき,その角度を小さくす
るようにし,大きいときにはその角度に変化を加えない
ようにし,色の急峻な変化を示すエッジ以外の画像上で
物体の色が滑らかに変化するように各々の画素のRGB
ベクトルのなす角度のみ変化させる。エッジを考慮しな
いときは,修復された画像の各画素のベクトルとそれら
の近傍の画素のベクトルのなす角度を小さくするように
し,画像上で物体の色が滑らかに変化するように各々の
画素のRGBベクトルのなす角度のみ変化させる。その
後,カラー原画像の画素ベクトルノルムを修復されたカ
ラー画像の画素ベクトルノルムとし,ノルム不変でカラ
ー画像を輝度変化させず,色の情報に基づいて修復す
る。
【0027】また,本発明に係るカラー画像のエッジ抽
出では,カラー画像のi番目の画素のRGBベクトルS
i (fRi ,fGi ,fBi )とその近傍のSj (fR
j ,fGj ,fBj )とのなす角度が小さいときは色の
急峻な変化を示すエッジを存在させず,大きいときはエ
ッジを存在させ,かつ,不自然なエッジの存在を少なく
するようにエッジを配置し,輝度情報ではなく,色の情
報に基づいて色の急峻な変化を示すカラー画像のエッジ
を抽出する。
【0028】
【実施例】本発明の一実施例を以下に述べる。図1に本
発明のカラー画像修復の一実施例のフローチャートを示
す。画像の画素,エッジの配置は図4と同じである。
【0029】まず,ステップS11では,カラー画像を
画素単位でRGB空間のベクトルとして表現し,ステッ
プS12で,カラー原画像のi番目の画素のRGBベク
トルhi (dRi ,dGi ,dBi ),(i=1,…,
N) のノルムを計算し,記録する。その後,ステップS
13において,そのノルムより全ての画素のRGBベク
トルを規格化する。hi (dRi ,dGi ,dBi )が
0ベクトルならば,規格化RGBベクトルh’i (d’
i ,d’Gi ,d’Bi )はベクトル(1/√3,1
/√3,1/√3)を与える。
【0030】次のステップS14では,以下の処理を行
う。規格化RGBベクトルh’i (d’Ri ,d’
i ,d’Bi ),(i=1,…, N) に基づき,以下の
評価関数,色彩に関するエッジを考慮するときは,E
1,エッジを考慮しないときは,E2を下げるように修
復されたカラー画像のi番目の画素の規格化RGBベク
トルS’i (f’Ri ,f’Gi ,f’Bi ),(i=
1,…, N) と色の急峻な変化を示すエッジeij,(i, j
=1,…, N) を各々更新する。 E1(S'1,…, S'i,…, S'N ) =CDΣi <h'i,S'i >+CSΣ<ij><S'i,S'j > =CDΣi (f'Ri d'Ri + f'Gi d'Gi + f'Bi d'Bi ) +CSΣ<ij>( f'Ri f'Rj + f'Gi f'Gj + f'Bi f'Bj ) E2(S'1,…, S'i,…, S'N, e11, …,eij, …,eNN) =CDΣi <h'i,S'i >+CSΣ<ij><S'i,S'j >(1−eij) +CP・V(e11, …, eij, …, eNN) =CDΣi (f'Ri d'Ri + f'Gi d'Gi + f'Bi d'Bi ) +CSΣ<ij>( f'Ri f'Rj + f'Gi f'Gj + f'Bi f'Bj )(1−eij) +CP・V(e11, …, eij, …, eNN) 0≦|S'i |≦1,0≦|h'i |≦1,(i=1,…,
N) 0≦eij≦1,(i, j=1,…, N) 但し, Σ<ij>は近傍のみの和であり,Nは全画素数,C
D,CS,CPは定数である。Vはエッジが存在する場
合の後述するペナルティを定める関数である。なお,<
x,y>はベクトルxとベクトルyの内積を表す。
【0031】評価関数E1の第1項は,データフィッテ
ング項で,カラー原画像のi番目の画素のRGBベクト
ルhi (dRi ,dGi ,dBi )と修復された画像の
i番目の画素のRGBベクトルSi (fRi ,fGi
fBi )とのなす角度を小さくする項で,修復された画
像がカラー原画像に近くなるようにするための項であ
る。第2項は,Si (fRi ,fGi ,fBi )とその
近傍のSj (fRj ,fGj ,fBj )とのなす角度を
小さくする項で,修復された画像のi番目の画素の色と
その近傍の色がなるべく同じ値をとり,画像上で物体の
色を滑らかに変化させるために要求する項である。
【0032】評価関数E2の第1項は,データフィッテ
ング項で,カラー原画像のi番目の画素のRGBベクト
ルhi (dRi ,dGi ,dBi )と修復された画像の
i番目の画素のRGBベクトルSi (fRi ,fGi
fBi )とのなす角度を小さくする項で,修復された画
像がカラー原画像に近くなるようにするための項であ
る。第2項は,Si (fRi ,fGi ,fBi )とその
近傍のSj (fRj ,fGj ,fBj )とのなす角度が
それほど大きくないとき,その角度を小さくするように
し,大きいときには,その角度に変化を加えないように
する項で,色の急峻な変化を示すエッジ以外の画像上で
修復された画像のi番目の画素の色とその近傍の色がな
るべく同じ値をとり,物体の色が滑らかに変化するよう
に各々の画素のRGBベクトルのなす角度のみ変化させ
るために要求する項である。第3項は,RGB各々の色
の急峻な変化を示すエッジが存在する場合のペナルティ
項であり,RGB各々の色の急峻な変化を示すエッジは
それほど多くは存在しないためになるべく少なくするた
めの項である。また,この項には,エッジが途切れない
など種々のエッジに対するペナルティも含むものとす
る。
【0033】図1に示すステップS14により,上記の
評価関数E1またはE2を下げるように,修復されたカ
ラー画像の各画素の規格化RGBベクトルを更新する。
また,エッジを考慮する場合には,色の急峻な変化を示
すエッジも更新する。
【0034】ステップS15により,評価関数が収束し
たことを確認したならば,ステップS16によって,更
新された全ての画素の規格化RGBベクトルとすでに記
録されたカラー原画像の全ての画素のRGBベクトルノ
ルムから,修復されたカラー画像を構成する。
【0035】図2に本発明のカラー画像のエッジ抽出の
一実施例のフローチャートを示す。画像の画素,エッジ
の配置は図4と同じである。カラー画像修復と同様に,
まずステップS21では,カラー画像を画素単位でRG
B空間のベクトルとして表現し,ステップS22で,カ
ラー画像のi番目の画素のRGBベクトルSi (f
i ,fGi ,fBi ),(i=1,…, N) のノルムを
計算し,記録する。その後,ステップS23によって,
そのノルムより全ての画素のRGBベクトルを規格化す
る。このとき,画素のRGBベクトルSi(fRi ,f
i ,fBi )が0ベクトルの場合,規格化RGBベク
トルを(1/√3,1/√3,1/√3)とする。
【0036】次のステップS24では,規格化RGBベ
クトルS’i (f’Ri ,f’Gi,f’Bi ),(i
=1,…, N) に基づき,以下の評価関数E3を下げるよ
うにカラー画像の色の急峻な変化を示すエッジeij
(i, j=1,…, N) を各々更新する。 E3( e11, …,eij, …,eNN) =CSΣ<ij><S'i,S'j >(1−eij) +CP・V(e11, …, eij, …, eNN) =CSΣ<ij>( f'Ri f'Rj + f'Gi f'Gj + f'Bi f'Bj )(1−eij) +CP・V(e11, …, eij, …, eNN) 0≦|S'i |≦1,0≦|h'i |≦1,(i=1,…,
N) 0≦eij≦1,(i, j=1,…, N) 評価関数E3の第1項は,カラー画像のi番目の画素の
RGBベクトルSi (fRi ,fGi ,fBi )とその
近傍のSj (fRj ,fGj ,fBj )とのなす角度が
それほど大きくないとき,色の急峻な変化を示すエッジ
を存在させず,大きいときはエッジを存在させるように
する項で,色の急峻な変化のところにエッジを与えるよ
うに要求する項である。第2項は,RGB各々の色の急
峻な変化を示すエッジが存在する場合のペナルティ項で
あり,RGB各々の色の急峻な変化を示すエッジはそれ
ほど多くは存在しないためになるべく少なくするための
項である。また,この項には,エッジが途切れないなど
種々のエッジに対するペナルティも含むものとする。
【0037】図2に示すステップS24により,上記の
評価関数E3を下げるように,カラー画像の色の急峻な
変化を示す色彩エッジを更新し,ステップS25によ
り,評価関数E3が収束したかを判断する。ステップS
25により,評価関数E3が収束したことを確認したな
らば,ステップS26によって,更新されたカラー画像
の色彩エッジから色の急峻な色彩エッジ画像を構成す
る。
【0038】以上の評価関数E1,E2またはE3(以
下,評価関数Eと表記する)を下げる方法としては,統
計的緩和法,最急降下法など様々な方法が存在する。こ
こでは,例として統計的緩和法を用いて説明する。この
統計的緩和法では,分配関数と呼ばれる量を以下のよう
に定義する。
【0039】Z=Tr exp(−βE) 但し,βは定数,Tr はS’i ,eij,(i, j=1,…,
N) などの可能なとり得る値全てについての和である。
この分配関数を確率の規格化条件として,S’i
ij,(i, j=1,…, N) などの確率分布をPとする
と, P=exp(−βE)/Z となる。この確率に従って変化させれば,評価関数Eを
収束させることができる。しかし,定数βが小さいとき
は確率変動が大きく評価関数Eは収束しないことを考慮
し,また評価関数の極小値に陥らせないために,定数β
を小さい値から徐々に上げて確率操作を行うのが一般的
である。また,統計的緩和法の場合,評価関数Eが収束
したか否かはS’i ,eij,(i, j=1,…, N) などの
確率変動が少なくなり,評価関数Eが下がらなくなった
ことにより判断できる。
【0040】カラー画像修復では,評価関数Eが収束し
た後,規格化RGBベクトルS’i,(i=1,…, N)
をカラー原画像のhi ,(i=1,…, N) のノルムを用
いて,修復されたカラー画像のRGBベクトルSi
(i=1,…, N) を得る。その後,修復されたカラー画
像のRGBベクトルでカラー画像を構成する。カラー画
像のエッジ抽出では,評価関数Eが収束した後,色の急
峻な変化を示すエッジe ijで色彩エッジ画像を構成す
る。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように,本発明のカラー画
像処理方法によるカラー画像修復によれば,カラー原画
像のi番目の画素のRGBベクトルhi (dRi ,dG
i ,dBi )と修復された画像のi番目の画素のRGB
ベクトルSi (fRi ,fGi,fBi )とのなす角度
をなるべく小さくし,修復された画像の色がカラー原画
像の色と近くなるようにする。同時に,色彩に関するエ
ッジを考慮するときは,修復された画像の各画素のベク
トルとそれらの近傍の画素のベクトルのなす角度がそれ
ほど大きくないとき,その角度を小さくするようにし,
大きいときには,その角度に変化を加えないようにし,
色の急峻な変化を示すエッジ以外の画像上で物体の色が
滑らかに変化するように各々の画素のRGBベクトルの
なす角度のみ変化させる。色彩に関するエッジを考慮し
ないときは,修復された画像の各画素のベクトルとそれ
らの近傍の画素のベクトルのなす角度を小さくするよう
にし,画像上で物体の色が滑らかに変化するように各々
の画素のRGBベクトルのなす角度のみ変化させる。そ
の後,カラー原画像の画素ベクトルノルムを修復された
カラー画像の画素ベクトルノルムとし,ノルム不変でカ
ラー画像を輝度変化させず,色の情報に基づいて修復す
る。したがって,物体の色の変化が自然になるような色
彩のみの修復が可能になる。
【0042】また,本発明のカラー画像処理方法による
カラー画像のエッジ抽出によれば,カラー画像のi番目
の画素のRGBベクトルSi (fRi ,fGi ,f
i )とその近傍のSj (fRj ,fGj ,fBj )と
のなす角度が小さいときは色の急峻な変化を示すエッジ
を存在させず,大きいときはエッジを存在させ,かつ,
不自然なエッジの存在を少なくするようにエッジを配置
し,輝度情報ではなく,色の情報に基づいて色の急峻な
変化を示すカラー画像の色彩に関するエッジを抽出す
る。したがって,RGBの全ての色の情報について同時
に処理し,色の急峻な変化を示す色彩のみに関する自然
なエッジ抽出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラー画像修復の一実施例のフローチ
ャートである。
【図2】本発明のカラー画像のエッジ抽出の一実施例の
フローチャートである。
【図3】従来のカラー画像修復方式のフローチャートで
ある。
【図4】画像の画素,エッジの配置を示す図である。
【図5】従来のカラー画像のエッジ抽出方式のフローチ
ャートである。
【符号の説明】
S11〜S16 カラー画像修復の処理手順(ステッ
プ) S21〜S26 カラー画像のエッジ抽出の処理手順
(ステップ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根原 登 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノイズなどで汚れたカラー画像を輝度変
    化させず色彩のみを修復する方法であって,カラー画像
    を画素単位でRGB空間のベクトルとして表現する手順
    と,カラー原画像の全ての画素のRGBベクトルノルム
    を記録する手順と,そのノルムより全ての画素のRGB
    ベクトルを規格化する規格化手順と,予め定められた評
    価関数を下げるように修復されたカラー画像の各画素の
    規格化RGBベクトルを更新する更新手順と,評価関数
    が収束したか否かを判断する手順と,更新された全ての
    画素の規格化RGBベクトルとすでに記録されたカラー
    原画像の全ての画素のRGBベクトルノルムからカラー
    画像を構成する画像構成手順とを有し,規格化された画
    素RGBベクトルの角度のみを考慮し,修復されたカラ
    ー画像の各画素の規格化ベクトルとノイズで汚れたカラ
    ー原画像の各画素の規格化ベクトルとのなす角度が各々
    等しくなるように要求する項と,修復されたカラー画像
    の各画素の規格化ベクトルとそれらの近傍の画素の規格
    化ベクトルのなす角度を小さくするように要求する項と
    を含む評価関数を定め,同時に局所並列処理による繰り
    返し処理で評価関数の最小化を行い,各々の画素のRG
    B空間でのベクトル角度のみ変化させ,カラー原画像の
    画素ベクトルノルムを修復されたカラー画像の画素ベク
    トルノルムとし,ノルム不変でカラー画像を輝度変化さ
    せず,色の情報に基づいて画像上で物体の色が滑らかに
    変化するように修復することを特徴とするカラー画像処
    理方法。
  2. 【請求項2】 ノイズなどで汚れたカラー画像を輝度変
    化させず色彩のみを修復する方法であって,カラー画像
    を画素単位でRGB空間のベクトルとして表現する手順
    と,カラー原画像の全ての画素のRGBベクトルノルム
    を記録する手順と,そのノルムより全ての画素のRGB
    ベクトルを規格化する規格化手順と,全ての近傍画素の
    規格化RGBベクトルのなす角度が大きいRGB空間で
    の色の急峻な変化を示すエッジを表現する手順と,規格
    化RGBベクトルのデータに応じて,予め定められた評
    価関数を下げるように修復されたカラー画像の各画素の
    規格化RGBベクトルおよび色の急峻な変化を示すエッ
    ジを更新する更新手順と,評価関数が収束したか否かを
    判断する手順と,更新された全ての画素の規格化RGB
    ベクトルとすでに記録されたカラー原画像の全ての画素
    のRGBベクトルノルムからカラー画像を構成する画像
    構成手順とを有し,規格化された画素RGBベクトルの
    角度のみを考慮し,修復されたカラー画像の各画素の規
    格化ベクトルとノイズで汚れたカラー原画像の各画素の
    規格化ベクトルのなす角度が各々等しくなるように要求
    する項と,色の急峻な変化を示すエッジが存在しない場
    合に修復されたカラー画像の各画素の規格化ベクトルと
    それらの近傍の画素の規格化ベクトルのなす角度を小さ
    くするように要求する項と,色の急峻な変化を示すエッ
    ジが存在する場合に不自然なエッジの存在を少なくする
    項とを含む評価関数を定め,同時に局所並列処理による
    繰り返し処理で評価関数の最小化を行い,各々の画素の
    RGB空間でのベクトル角度のみ変化させ,カラー原画
    像の画素ベクトルノルムを修復されたカラー画像の画素
    ベクトルノルムとし,ノルム不変でカラー画像を輝度変
    化させず,色の情報に基づいて色の急峻な変化を示すエ
    ッジ以外の画像上で物体の色が滑らかに変化するように
    修復することを特徴とするカラー画像処理方法。
  3. 【請求項3】 カラー画像から色の情報に基づいて色彩
    の変化を示すエッジを抽出する方法であって,カラー画
    像を画素単位でRGB空間のベクトルとして表現する手
    順と,カラー画像の全ての画素のRGBベクトルノルム
    を記録する手順と,そのノルムより全ての画素のRGB
    ベクトルを規格化する規格化手順と,全ての近傍画素の
    規格化RGBベクトルのなす角度が大きいRGB空間で
    の色の急峻な変化を示すエッジを表現する手順と,規格
    化RGBベクトルのデータに応じて,予め定められた評
    価関数を下げるようにカラー画像の色の急峻な変化を示
    すエッジを更新する更新手順と,評価関数が収束したか
    否かを判断する手順と,更新された全ての色の急峻な変
    化を示すエッジから色彩エッジ画像を構成する画像構成
    手順とを有し,規格化された画素RGBベクトルの角度
    のみを考慮し,カラー画像の各画素の規格化ベクトルと
    それらの近傍の画素の規格化ベクトルのなす角度によ
    り,その値が大きいときに色の急峻な変化を示すエッジ
    の存在を要求し,値が小さいときにはエッジを存在させ
    ない項と,色の急峻な変化を示すエッジが存在する場合
    に不自然なエッジの存在を少なくする項とを含む評価関
    数を定め,同時に局所並列処理による繰り返し処理で評
    価関数の最小化を行い,色の情報に基づいて色の急峻な
    変化を示す色彩に関するエッジを抽出することを特徴と
    するカラー画像処理方法。
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