JPH10164370A

JPH10164370A - 画像の階調補間方法および装置並びに画像フィルタリング方法および画像フィルタ

Info

Publication number: JPH10164370A
Application number: JP8316431A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Shimazu; 茂昭嶋津; Soichi Kimura; 宗市木村; Tetsuo Asano; 哲夫浅野
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1998-06-19
Also published as: US6373991B1

Abstract

(57)【要約】【課題】画像の品質の低下を招くことなく画像の階調
補間を行うこと。【解決手段】階調値Ｖｌ，Ｖ，ＶｈはＶｌ＜Ｖ＜Ｖｈ
という関係にあり、画素Ｐｔは補間対象画素である。補
間対象画素Ｐｔを中心に垂直方向に検索し、当該補間対
象画素Ｐｔに最も近い位置に存在する高レベル画素Ｐｖ
ｈを抽出する。続いて補間対象画素Ｐｔを中心に水平方
向に検索し、当該補間対象画素Ｐｔに最も近い位置に存
在する高レベル画素Ｐｈｈを検索する。そして、高レベ
ル画素Ｐｖｈ，Ｐｈｈを比較して、補間対象画素Ｐｔに
より近い高レベル画素についての距離をとり、高レベル
距離Ｄhighとする。そして低レベル画素についても同様
の操作を行い低レベル画素Ｐｖｌ，Ｐｈｌを抽出し、両
者を比較して低レベル距離Ｄlowを求める。そして高レ
ベル距離Ｄhighと低レベル距離Ｄlowとに基づいて、補
間対象画素Ｐｔの階調値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタル画像
を処理する際の画像の階調補間方法および装置並びに画
像フィルタリング方法および画像フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル画像に様々な画像処理を施す
と階調の欠落を生じる場合がある。例を挙げると、トー
ンカーブを用いた階調補正を行った場合やヒストグラム
を用いたコントラスト補正を行った場合である。

【０００３】図２３は、トーンカーブを用いた階調補正
を示す図である。入力されたディジタル画像の全ての画
素について階調値を調べ、階調値に対する画素数を示す
ヒストグラムを作成すると図２３（ａ）のようになった
とする。この画像を処理する際に、画像全体を明るくす
るために、図２３（ｂ）に示すようなトーンカーブｔｃ
に基づいて階調補正を行う。ここで小数点以下の階調値
は切り捨てられるとするとこの階調補正によって階調値
「１」は「２」に、階調値「２」は「４」に、階調値
「３」は「５」に、階調値「４」，「５」は「６」に補
正される。階調値「０」，「６」，「７」については変
更されない。従って、トーンカーブｔｃによって階調補
間された後のヒストグラムは、図２３（ｃ）に示すよう
になり、階調値「１」及び「３」を有する画素数が０個
となり、階調の欠落が生じている。

【０００４】図２４は、ヒストグラムを用いたコントラ
スト補正を示す図である。入力画像の階調値が０〜２５
５の範囲の値をとる２５６階調であり、そのヒストグラ
ムが図２４（ａ）に示すようになったとする。一般的に
このような画像は、中間階調を有する画素が多いため画
像のコントラストが低い。従って、図に示す中間領域Ｈ
を階調値のフルスケールに引き伸ばすコントラスト補正
が行われる。このコントラスト補正が行われると、画像
のヒストグラムは、図２４（ｂ）に示すようになる。同
図に示すように、このコントラスト補正によっても階調
の欠落が生じる。

【０００５】上記の場合以外にも、階調値を示すデータ
長が８ビットから１６ビットに変換される場合のように
データ長が増す場合や、２５６色の画像データをフルカ
ラーで表示した場合等にも階調の欠落は生じる。

【０００６】上記のような階調の欠落は、画像に疑似輪
郭を生じさせるため、視覚的に良好な画像とはいえな
い。

【０００７】そこで従来は、平滑化フィルタを用いて画
像の平滑化処理を行ったり、画像にノイズを重畳させる
ことで、疑似輪郭を目立たなくさせる処理を行ってき
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
おいて平滑化処理又はノイズの重畳は画像全体について
一律に施される。そのため本来処理を受けるべきでない
画素についてまで処理が施されてその階調値が変更さ
れ、その結果、画像の品質の低下を招くという欠点があ
る。

【０００９】例えば、平滑化処理を行うと本来階調差の
大きな鮮鋭な画像の輪郭（エッジ）も同時に平滑化され
て鮮鋭さを失う。また、ノイズを重畳させると本来画像
のスムースな部分も荒れてしまうことになる。

【００１０】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、画像の品質の低下を招くことなく階調補間
を行う画像の階調補間方法および装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその原理】上記の目
的を達成するにあたってのこの発明の構成を説明するた
めに、まず、この発明の原理となる事項について説明す
る。

【００１２】＜第１の発明＞まず、一部の階調値につい
てはそのような階調値を有する画素が実在していないよ
うな画像を考える。たとえば０〜９の階調範囲に着目し
たときにおいて、０，４，６，８の各階調値の画素は実
在するが、１，２，３，５，７，９の階調値の画素は元
の画像のどこにも実在していない場合がこのような場合
に該当する。これを階調値分布としてのヒストグラムで
表現すると、たとえば図１のようになる。

【００１３】また、このとき、図２（ａ）に例示するよ
うに０，４，６の階調値の画素が空間的に連続している
部分と、図３（ａ）に例示するように０，６，８の階調
値の画素が空間的に連続している部分とを考える。

【００１４】そして、それぞれの中心画素ＰCA，ＰCBを
その両側の画素の階調値で補間する処理を従来方法で行
うと、図２（ａ）の中心画素ＰCAの階調値は、図２
（ｂ）に示すように（０＋６）／２＝３へと修正され
る。また、図３（ａ）の中心画素の階調値ＰCBは、図３
（ｂ）に示すように（０＋８）／２＝４へと修正され
る。

【００１５】このうち図２の場合はその画像部分の空間
的階調変化が０，３，６となり、画像が滑らかになるた
めに好ましい結果を与える。その一方で、図３の場合に
は元の画像（図３（ａ））において階調値が０から６へ
と大きく変化していることから、この部分はエッジなど
のように大きな階調差を保存しておきたい部分であるに
もかかわらず、従来方法では図３（ｂ）のように階調値
の空間的変化が０，４，８のようになり、エッジがなま
ってしまう。

【００１６】これを防止するためには、補間対象画素
（図３（ａ）では画素ＰCB）の階調補間後の値を、画像
の階調値分布（図１）においてその時点の補間対象画素
ＰCBの階調値（＝６）に最も近い実在画素の階調値
（４，８）を越えないように、すなわち少なくとも「４
より小さくならず、かつ８より大きくならない」という
条件を満たすような規制を行いつつ、この補間対象画素
ＰCBの空間補間を行えばよい。すなわち、図３の例では
画素ＰCBの補間後の値は、少なくとも４〜８の範囲を逸
脱しないようにする。

【００１７】たとえば、画素ＰCB補間後の階調値が取り
得る値の範囲として５〜７を選択する。このとき、画素
ＰCBについて階調補間を行う場合には、後にこの発明の
実施の形態において詳述するが画素ＰCBの空間的位置関
係を考慮して（７−５）×１／２＋５＝６という値が、
補間後の階調値として画素ＰCBに与えられる。すなわ
ち、階調補間の処理によって画素ＰCBの値は変化しな
い。この場合には画素ＰCBの補間後においてこの部分の
画素配列は、０，６，８となり、元の画像のエッジが表
現されており、エッジがなまるようなことはない。

【００１８】また、このような原理を画像全体に適用し
たときに、図２（ａ）のような部分につき何らの悪影響
はない。実際、図２（ａ）の場合に上記の原理を適用し
たときにおいては、補間対象画素（画素ＰCA）の階調補
間後の値を、画像の階調値分布（図１）においてその時
点の補間対象画素ＰCAの階調値（＝４）に隣接する実在
画素の階調値（０，６）を越えないように、すなわち最
低限の条件として「０より小さくならず、かつ６より大
きくならない」という条件を満足させるような規制を行
いつつ、空間的位置関係を考慮した補間を行えばよい。

【００１９】したがって、同様に後に詳述する補間方法
によって（５−１）×１／２＋１＝３という補間後の値
を得ることが可能であり、この部分の平滑化の作用には
なんらの障害もない。

【００２０】以上のような原理（以下「第１の原理」）
に従って、この発明の第１の構成では画像の階調値を補
間するにあたって、補間対象画素の階調補間後の値を、
前記画像の階調値分布において当該補間対象画素の階調
値に最も近い実在画素の階調値を越えないように規制し
つつ、各補間対象画素の空間補間を行うのである。

【００２１】＜第２の発明＞ところで、上記の原理は別
の観点から見ることもできる。すなわち、図３（ａ）の
場合に従来技術では図３（ｂ）のような結果となったの
は、「階調値『４』が元の画像のいずれかの場所の画素
として実在している」という事情を無視していることに
起因している。

【００２２】すなわち、元の画像において画素ＰCBに階
調値「４」を採用することに障害はなかったはずにもか
かわらず、この画素ＰCBに階調値「４」を付与していな
いということは、この画素ＰCBに階調値「４」を与えな
い方が原画に忠実である、ということである。このよう
な事情があるにもかかわらず、補間によって強制的に階
調値「４」を付与すると、原画の再現性という点におい
てはむしろ悪影響になるということである。

【００２３】このため、画像の補間に際しては、補間対
象画素の階調補間後の値を、 i) 補間前の前記画像の階調値分布において欠落してい
た階調値と、 ii) 当該補間対象画素の補間前の階調値自身と、のいずれかになるように規制しつつ各補間対象画素の空
間補間を行うようにすれば、従来技術で生じていた問題
点の解決になる。

【００２４】このような原理（以下「第２の原理」）に
従って、この発明の第２の構成が構成されるが、その例
は図１〜図３を使用して説明したものと共通になる。す
なわちこの第２の原理によっても画像のエッジについて
はなまらせることなく画像の階調補間を行うことができ
るものとなっている。

【００２５】＜第３の発明＞この発明はさらに他の観点
から表現することもできる。

【００２６】画像に対して階調補間処理を行うというこ
とは、平滑化作用を有する画像フィルタをその画像に作
用させることと類似した観念である。

【００２７】そこで「画像フィルタ」という観点から、
図４の２つの画素配列を考える。このうち図４（ａ）で
は同じ階調値の画素が連続してから他の階調値へ緩やか
に変化し、図４（ｂ）では比較的短い距離で急峻に階調
が変化している。

【００２８】このような画素配列に対して、平滑化距離
定数Ｌ0を有する従来の画像フィルタを作用させた場合
を考える。すると図４の２つの場合のいずれについても
一定の平滑化距離定数Ｌ0が適用されるから、図４
（ａ），（ｂ）の画素配列はそれぞれ図５（ａ），
（ｂ）のように、同程度に平滑化されてしまう。このた
め、画像のエッジに相当する図４（ｂ）のような場合ま
で大幅に平滑化されてしまうことになり、その画像のエ
ッジがなまってしまう。

【００２９】この問題を解決するためには、平滑化距離
定数を固定ではなく、その時点での対象画素付近の階調
の空間変化率に応じて変化させるようにすればよい。

【００３０】たとえば図４（ａ）の付近では階調の空間
変化率が小さいために平滑化距離定数Ｌ0を大きくし、
図４（ｂ）の付近では階調の空間変化率が大きいために
平滑化距離定数Ｌ0を小さくする。このようにすると、
図４（ａ）のように緩やかに階調が変化している部分は
十分な平滑化が行われ（図６（ａ）参照）、図４（ｂ）
のように急峻に階調が変化している部分は狭い範囲だけ
で平滑化が行われてエッジが保存される（図６（ｂ）参
照）。

【００３１】この発明の第３の構成である画像フィルタ
はこのような原理に対応したものであって、平滑化距離
定数が可変である空間フィルタを定義しておき、前記平
滑化距離定数を前記画像の各部における階調の空間変化
率に応じて変更しつつ、前記画像の各部を前記空間フィ
ルタで走査して平滑化するように構成されている。

【００３２】以下に説明するこの発明の実施の形態は、
既述した第１および第２の構成の補間技術と、第３の構
成による画像フィルタの技術との双方に共通の例となっ
ている。

【００３３】すなわち、補間にあたって、どの程度の空
間レンジで補間対象とするかについては第３の構成の画
像フィルタの概念が使用されており、補間対象画素につ
き補間後の値として、どのような制限を課すかについて
はこの発明の第１と第２の構成の思想が利用されてい
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】

＜装置の構成＞図７は、この発明の実施の形態を示す装
置構成図である。この実施の形態に示す装置は、図７に
示すように種々の信号を伝達するためにデータバス１０
が設けられている。そしてデータバス１０には、インタ
フェース１１，表示器１２，キーボード１３，入力装置
１４，記憶ディスク１５，ＣＰＵ１６，メモリ１７等が
接続されている。インタフェース１１は、当該装置と他
の機器とを接続するための接続部であり、当該装置はこ
のインタフェース１１を介して他のコンピュータや画像
入力装置やプリンタ等の機器とデータの受け渡しを行
う。表示器１２はＣＰＵ１６から送られてくる画像信号
を表示するための装置であり、キーボード１３はオペレ
ータが操作入力するための操作入力装置であり、マウス
を含む。入力装置１４はキーボードやマウス以外のペン
入力装置などである。また、記憶ディスク１５とメモリ
１７は、データを記憶保持するための記憶装置である。
さらに、ＣＰＵ１６は種々の処理を実行する演算処理装
置である。

【００３５】階調補間の対象となる画像は、インタフェ
ース１１を介して入力するか、又は、予め記憶ディスク
１５に記憶されている画像データをＣＰＵ１６が読み出
すことによって得られる。

【００３６】＜階調補間の概要＞この実施の形態におい
ては、まず階調補間の対象である画像において欠落した
階調値を求める。この欠落した階調値を求める方法は、
その画像についてのヒストグラムを作成することによっ
て行われる。階調値を示すデータ長を増したい場合に
は、ヒストグラムを作成することなしに計算のみによっ
て欠落した階調値を導出することができる。例えば、８
ビットから１６ビットに階調値を示すデータ長を増した
い場合には、「０，１，２，…」という階調値が「０，
２５６，５１２，…」という階調値に変換されるため１
〜２５５または２５７〜５１１の範囲の階調値は欠落す
ることになる（この欠落した階調値の幅を「単位変化
幅」という）。

【００３７】ヒストグラムを作成した場合は、ヒストグ
ラム上で画素数が「０」又は所定の数以下となる階調値
が欠落した階調値である。例えば図２３（ｃ）で示した
ように階調値「１」及び「３」は画素が存在しないた
め、欠落した階調値となる。また、予め画素数の閾値を
設定しておき、任意の階調値において画素数がその閾値
以上の場合にはその階調値は欠落していないとし、その
閾値未満の場合にはその階調値は欠落しているとするこ
ともできる。

【００３８】図８は、この実施の形態の階調補間を説明
するためヒストグラムの一部分を示す図である。図８に
おいてａ，ｂ，ｃはそれぞれ階調値を示し、階調値ａと
ｂ及び階調値ｂとｃはそれぞれ連続しない値である。そ
して、階調値ａ，ｂ，ｃにおいてはそれぞれＮａ，Ｎ
ｂ，Ｎｃ個の画素が存在し、その他には画素は存在しな
い。従って、ａｂ間及びｂｃ間には階調の欠落が生じて
いることになる。この場合は階調補間の処理対象となる
階調値はａ，ｂ，ｃであり、その階調値を有する画素が
補間対象画素である。

【００３９】このときノイズ等を考慮して、ごくわずか
な画素数は、階調の欠落とみなすことも可能である。

【００４０】階調値ｂについて説明する。ａｂ間及びｂ
ｃ間の階調の欠落を補間するために階調値ｂを有する補
間対象画素の階調値を修正して斜線部Ｍのような分布と
なるように補間する。従って、階調値ｂを有する元の画
素数がＮｂ個であるため、斜線部Ｍの画素数もＮｂ個と
なる。図８の例では、階調値ｂを修正する範囲は階調値
ａと階調値ｂの中間値（ａ＋ｂ）／２を下限値とし、階
調値ｂと階調値ｃの中間値（ｂ＋ｃ）／２を上限値とす
る。従って、ある補間対象画素について補間処理が行わ
れた結果、処理前の階調値と同一となる場合もある。

【００４１】同様に、階調値ａ，ｃについても、それぞ
れＮａ，Ｎｃ個の画素について補間処理が行われる。階
調値ａについて補間修正された画素の階調値の上限値は
（ａ＋ｂ）／２であり、階調値ｃについて補間修正され
た画素の階調値の下限値は（ｂ＋ｃ）／２である。従っ
て、階調補間後における階調値の逆転や抜けが生じるこ
とがない。ここで階調値の逆転とは、ある補間対象画素
の階調値を修正した結果、例えば元の階調値より高い階
調値を有する補間対象画素の修正後の階調値を越えるこ
とをいう。そして階調値の逆転が生じなければ補間対象
画素の階調値を修正する範囲を任意に設定することがで
きる。図８に示すように補間対象となる階調値ｂについ
て、その前後の欠落しない階調値ａ，ｃとの中間値をそ
れぞれ下限値および上限値とする方法以外にも、例え
ば、階調値ｂを上限値とし、階調値ａを下限値とする方
法、又は、階調値ｂを下限値とし、階調値ｃを上限値と
する方法等が行われる。またこれら以外の方法であって
も下限値および上限値は、それぞれ階調値ａから階調値
ｃまでの範囲内の値であれば良い。

【００４２】このように階調補間の対象となる画像のヒ
ストグラムから、補間の対象となる階調値を有する補間
対象画素と、補間対象画素の階調値を補間修正する際に
とり得る値の範囲を求めることができる。

【００４３】次に、画像平面内における階調補間につい
て説明する。階調補間の対象となる画像について、１画
素ずつ順次に検査していき補間対象画素を抽出する。そ
して全ての補間対象画素について次のような処理を行
う。なお、以下において補間対象画素の階調値よりも高
い階調値を有する画素を高レベル画素とし、補間対象の
階調値よりも低い階調値を有する画素を低レベル画素と
する。

【００４４】まず画像を画素ごとに走査して、補間対象
画素を見つける。そして補間対象画素を見つけると、当
該補間対象画素の階調値の修正補間後にとり得る値の範
囲を求め、その上限値をＬhighとし、下限値をＬlowと
する。そして画像平面内において当該補間対象画素の最
近傍に位置する高レベル画素と低レベル画素とを検出
し、当該補間対象画素とそれぞれとの距離を求める。そ
して高レベル画素との距離を高レベル距離Ｄhighとし、
低レベル画素との距離を低レベル距離Ｄlowとする。そ
して当該補間対象画素の修正後の階調値をＬとすると、

【００４５】

【数１】

【００４６】により階調補間が行われる。また、数１は
線形に補間した例であるが距離の関数ｆ(Ｄ)として、

【００４７】

【数２】

【００４８】とすることで、補間を非線形に行うことも
可能である。

【００４９】図９は、この実施の形態の階調補間を説明
するための画像平面図である。図において階調値Ｖｌ，
Ｖ，ＶｈはＶｌ＜Ｖ＜Ｖｈという関係にあり、それら階
調値の等高線を示している。ここで階調値Ｖは、階調補
間の処理対象となる階調値であるとし、一例として画素
Ｐｔに注目する。画素Ｐｔの階調値はＶであるから、画
素Ｐｔは補間対象画素である。当該補間対象画素Ｐｔの
最近傍に位置する高レベル画素と低レベル画素とを検出
するために、画像を構成する全ての画素について距離を
計算することが望ましいが、これを実際に行うと計算に
多大な時間が掛かり、処理効率が低下する。しかし、自
然画像のように階調の平坦な部分が少ない画像において
は高レベル画素及び低レベル画素が当該補間対象画素の
付近に位置するとみなすことができるので近似的検出法
を用いる。

【００５０】まず、図９に示すように補間対象画素Ｐｔ
を中心に垂直方向に検索し、当該補間対象画素Ｐｔに最
も近い位置に存在する高レベル画素Ｐｖｈを抽出する。
続いて補間対象画素Ｐｔを中心に水平方向に検索し、当
該補間対象画素Ｐｔに最も近い位置に存在する高レベル
画素Ｐｈｈを検索する。そして、２つの高レベル画素Ｐ
ｖｈ，Ｐｈｈを比較して、補間対象画素Ｐｔにより近い
高レベル画素についての距離をとり、高レベル距離Ｄhi
ghとする。

【００５１】そして低レベル画素についても同様に垂直
方向および水平方向に検索して、それぞれについての低
レベル画素Ｐｖｌ，Ｐｈｌを抽出する。そして両者を比
較して補間対象画素Ｐｔから近い位置にある低レベル画
素との距離をとり、低レベル距離Ｄlowとする。

【００５２】このようにして、高レベル距離Ｄhighと低
レベル距離Ｄlowを得た後に上記数１によって当該補間
対象画素の修正すべき画素値Ｌを求める。

【００５３】以上説明したように、この実施の形態で
は、補間の対象となる階調値を有する補間対象画素を検
出し、補間対象画素の階調値を補間する際にとり得る値
の範囲を求める。そして補間対象画素の階調値よりも高
い階調値を有する高レベル画素を検出するとともに補間
対象画素の階調値よりも低い階調値を有する低レベル画
素を検出する。そして画像平面内において複数の高レベ
ル画素のうち補間対象画素の最近傍に位置する高レベル
画素を検出し、当該高レベル画素と補間対象画素との距
離を導く。また同様に、画像平面内において複数の低レ
ベル画素のうち補間対象画素の最近傍に位置する低レベ
ル画素を検出し、当該低レベル画素と補間対象画素との
距離を導く。そして高レベル画素と補間対象画素との距
離と、低レベル画素と補間対象画素との距離とに対応し
て補間対象画素の階調値を先に求めた範囲内の階調値に
補間を行うように構成されている。

【００５４】なお、上記の方法では補間対象画素の斜め
方向の画素が最近傍であっても検出できないが、自然画
像ののうに検出したい画素が付近に存在すると仮定され
る場合は、検出された距離に多少の誤差が生じるだけで
修正後の階調値に与える影響は小さい。

【００５５】しかし、さらなる精度の向上を図るため
に、この発明の実施例として次に示す方法を行う。

【００５６】＜実施例＞図１０は、この発明の実施例を
示す説明図である。図に示すように階調補間の対象とな
る画像において、多数の補間対象画素のうちから同一の
階調値を有し、連続する画素列を求める。この求められ
た同一階調値の連続する補間対象画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，
…，Ｐｔ８の画素列Ｒを「ラン」と呼ぶ。このランの各
補間対象画素ごとに垂直方向を検索し、高レベル画素お
よび低レベル画素を求める。高レベル画素についても低
レベル画素についても同様の操作を行うので、高レベル
画素について説明する。図１０に示すようにランＲを構
成するそれぞれの補間対象画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，…，Ｐ
ｔ８について高レベル画素Ｐｖ１，Ｐｖ２，…，Ｐｖ８
を抽出する。そして補間対象画素Ｐｔ１と抽出した全て
の高レベル画素Ｐｖ１，Ｐｖ２，…，Ｐｖ８との距離を
計算する。例えば、補間対象画素Ｐｔ１と高レベル画素
Ｐｖ３との距離を求める場合について説明する。先の垂
直方向の検索により補間対象画素Ｐｔ３と高レベル画素
Ｐｖ３との距離Ｄ３は求められている。また、画素間距
離Δｘは既知の値である。従って、補間対象画素Ｐｔ１
と高レベル画素Ｐｖ３との距離Ｄｈは、

【００５７】

【数３】

【００５８】により求めることができる。同様にしてラ
ンＲを構成する全ての補間対象画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，
…，Ｐｔ８について抽出した全ての高レベル画素Ｐｖ
１，Ｐｖ２，…，Ｐｖ８との距離を求める。そして各補
間対象画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，…，Ｐｔ８について最短距
離となる高レベル画素を抽出する。図１０の例において
補間対象画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３については高レベ
ル画素Ｐｖ３が最短距離に位置し、その他の補間対象画
素Ｐｔ４，Ｐｔ５，…，Ｐｔ８については高レベル画素
Ｐｖ４が最短距離に位置することが判明する。

【００５９】このような処理を画像の水平方向に連続分
布する補間対象画素のランについて行うとともに、画像
の垂直方向に連続分布する補間対象画素のランについて
も同様に行う。

【００６０】また、低レベル画素の抽出においても上記
と同様の処理を行い、各補間対象画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，
…，Ｐｔ８について最短距離に位置する低レベル画素を
抽出する。そして最短距離に位置する高レベル画素およ
び低レベル画素が抽出できると、数１により各補間対象
画素の階調値を修正する。

【００６１】従って、この実施例では水平方向および垂
直方向に連続分布する補間対象画素のランについて高レ
ベル画素および低レベル画素の抽出を行うため、補間の
精度が上昇する。すなわち、１画素ごとに高レベル画素
および低レベル画素を検索すると図１１（ａ）に示すよ
うに補間対象画素Ｐｔについては斜線部分が検索対象外
の領域になり、斜め方向に最近傍の高レベル画素および
低レベル画素が存在しても発見することができない。し
かし、図１１（ｂ）に示すように水平方向および垂直方
向のランＲｈ，Ｒｖについて高レベル画素および低レベ
ル画素を検索すると、補間対象画素Ｐｔについて考える
と検索対象外の領域である斜線部分の面積が小さくな
る。したがって、補間対象画素Ｐｔの近傍については斜
め方向に存在してもある程度の範囲内にある高レベル画
素および低レベル画素を検出することができ、補間精度
が向上する。また図１１（ａ）は、水平方向および垂直
方向のランを構成する補間対象画素の数が「１」の場合
であるということができる。この場合は、補間対象画素
Ｐｔに隣接して同一階調値を有する画素が存在しないと
いうことになり、高レベル画素および低レベル画素は補
間対象画素Ｐｔに隣接する状態である。従って、この実
施例のようにランによる高レベル画素および低レベル画
素の抽出を行うことによって、階調変化が比較的小さい
平坦な画像においては検索対象領域を大きくすることが
でき、階調変化の比較的大きい起伏に富んだ画像におい
ては検索対象領域を小さくすることができる。そしてこ
の検索対象領域の変更は、補間対象である画像に応じて
自動的に行われる。

【００６２】＜処理シーケンス＞次に、図７で示した構
成により、実際に階調補間の処理を行う際の処理シーケ
ンスについて説明する。図１２ないし図１７は、この実
施例における画像の階調補間の処理シーケンスを示すフ
ローチャートであり、その処理は図７のＣＰＵ１６によ
って行われる。

【００６３】まず、図１２に示すようにステップＳ１に
おいて、階調補間の処理対象となる画像を入力し、メモ
リ１７（図７参照）に保持する。そしてＣＰＵ１６は、
メモリ１７に記憶保持されている入力画像を分析するこ
とによりヒストグラムを作成する（ステップＳ２）。

【００６４】そしてステップＳ３において、得られたヒ
ストグラムから階調補間の対象となる階調値を選び出
す。この処理において階調補間の対象となる階調値は、
画素数が０であるか又は所定の数以下である階調値であ
る。そして、選び出された階調補間の対象となる階調値
はメモリ１７の対象バッファに書き込まれる。図１８
は、対象バッファの構造を示す概念図であり、選び出さ
れた階調値Ｌobjは、図に示す位置に書き込まれる。ヒ
ストグラムを分析することによって複数の階調補間の対
象となる階調値Ｌobjが選び出されうるが、その全てを
対象バッファに書き込む。そして補間修正される階調値
の上限値Ｌhighおよび下限値Ｌlowを算出し、それを対
象バッファに格納する。従って、対象バッファには図１
８に示すように階調補間の対象となる階調値Ｌobjとそ
の階調値Ｌobjを修正する際の上限値Ｌhighと下限値Ｌl
owが記憶保持される。そしてヒストグラムによって選び
出された全ての階調値Ｌobjについて上限値Ｌhighと下
限値Ｌlowとを算出して対象バッファに書き込むと次の
処理に進む。

【００６５】ステップＳ４においては、入力した画像に
おいて１画素ごとにその階調値を調べるための走査を開
始する。図１９は、メモリ１７に記憶されている入力画
像の一例を示す図である。そして図に示すＸ方向を主走
査方向とし、Ｙ方向を副走査方向として１画素ごとに走
査する。走査開始時の最初は、図に示す画素Ｐ０を対象
画素（注目画素）とする。

【００６６】そしてステップＳ５において注目画素が補
間対象画素であるか否かを判断する。この判断は、注目
画素の階調値がメモリ１７に記憶されている対象バッフ
ァ（図１８参照）の全ての階調値Ｌobjと一致するか否
かによって判断され、一致する場合は当該注目画素が補
間対象画素であるため「ＹＥＳ」と判断され、一致しな
い場合は当該注目画素は補間対象画素ではないため「Ｎ
Ｏ」と判断される。

【００６７】注目画素が補間対象画素であった場合に
は、ステップＳ６において最近傍の高レベル画素までの
距離の算出の処理が行われる。この処理には図１３に示
すフローチャートのように垂直距離の検出処理（ステッ
プＳ６１）と水平距離の検出処理（ステップＳ６２）と
が含まれている。垂直距離の検出処理は、図１９の画像
の例において画像の垂直方向（縦方向）に位置する高レ
ベル画素のうち最短に位置する画素までの距離の検出を
行い、水平距離の検出処理は、水平方向（横方向）に位
置する高レベル画素のうち最短に位置する画素までの距
離の検出を行う。ここで検出される垂直距離および水平
距離は、図２０（ａ），（ｂ）に示す高レベル近傍画素
垂直距離バッファ，高レベル近傍画素水平距離バッファ
の注目画素に対応する位置に書き込まれる。例えば、図
１９に示す画像において注目画素を画素Ｐｔとした場合
に、図２０（ａ），（ｂ）に示す高レベル近傍画素垂直
距離バッファおよび高レベル近傍画素水平距離バッファ
のそれぞれの注目画素Ｐｔに対応する位置に高レベル近
傍画素垂直距離Ｄvh，高レベル近傍画素水平距離Ｄhhを
書き込む。

【００６８】そして、ステップＳ７においては、最近傍
の低レベル画素までの距離の算出を行う。この処理に
は、図１４に示すフローチャートのように垂直距離の検
出処理（ステップＳ７１）と水平距離の検出処理（ステ
ップＳ７２）とが含まれている。そして高レベル画素の
場合と同様に図２０（ｃ），（ｄ）に示す低レベル近傍
画素垂直距離バッファ，低レベル近傍画素水平距離バッ
ファの注目画素Ｐｔ（図１９参照）に対応する位置にそ
れぞれ方向に位置する低レベル画素のうち最短に位置す
る画素までの距離Ｄvl，Ｄhlを書き込む。

【００６９】なお、図２０（ａ）〜（ｄ）に示す４つの
距離バッファは全てメモり１７に記憶されている。

【００７０】ここで高レベル画素についての垂直距離の
検出処理（ステップＳ６１），水平距離の検出処理（ス
テップＳ６２）について説明を行うが、低レベル画素に
ついての垂直距離の検出処理（ステップＳ７１），水平
距離の検出処理（ステップＳ７２）も同様の処理シーケ
ンスであり、異なる点は検出する画素が高レベル画素で
あるか低レベル画素であるかの違いのみである。

【００７１】まず、垂直距離の検出処理（ステップＳ６
１）については図１５に示す処理を行う。ステップＳ１
００では、注目画素について既に垂直方向の最近傍の高
レベル画素までの距離の算出が既に済んでいるか否かの
判断が行われる。この処理は、既述した水平方向の同一
階調値を有する画素列（ラン）に基づいて距離計算を行
うことにより、当該注目画素が他の注目画素におけるラ
ンを構成する画素であった場合は既に垂直距離の算出が
完了しているため、処理の重複を避けるために設けられ
ている。ここで「ＹＥＳ」と判断されると図１５の処理
は終了する。

【００７２】ステップＳ１０１では、図１９に示す注目
画素Ｐｔより主走査方向（Ｘ方向）にランの抽出を行
い、その抽出された水平方向のランを構成する画素数が
いくつあるか判断する。ここでランが１である場合、す
なわちランを構成する画素数が１の場合はステップＳ１
１３に進み、ランが２以上の場合、すなわちランを構成
する画素数が２以上の場合はステップＳ１０２に進む。

【００７３】図１０に示すようなランが８である場合を
再び例に挙げる。ステップＳ１０２においては、ランを
構成する各画素について垂直方向の最近傍に位置する高
レベル画素を検出する。図１０に示すようなランが８で
ある場合に、ランを構成する画素Ｐｔ１について垂直方
向の最近傍の高レベル画素Ｐｖ１を検出する。そして、
ステップＳ１０３において、画素Ｐｔ１と高レベル画素
Ｐｖ１との垂直距離Ｄ１を図２０（ａ）の高レベル近傍
垂直距離バッファの画素Ｐｔ１に対応する位置に書き込
む。ステップＳ１０４では、ランを構成する全ての画素
について垂直距離情報を書き込んだか否かを判断する。
そして、「ＹＥＳ」と判断されるとステップＳ１０６に
進み、「ＮＯ」と判断されるとステップＳ１０５に進
む。図１０の例で画素Ｐｔ１についての処理は終了した
が、画素Ｐｔ２〜Ｐｔ８については未処理であるためス
テップＳ１０５に進み、同様の処理を繰り返す。そし
て、ランを構成する画素Ｐｔ１，Ｐｔ２，…，Ｐｔ８の
それぞれについて垂直方向の最近傍の高レベル画素Ｐｖ
１，Ｐｖ２，…，Ｐｖ８を検出し、それぞれの垂直距離
Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄ８を高レベル近傍垂直距離バッファ
の対応する位置に書き込む。

【００７４】そしてステップＳ１０６においては、ラン
を構成する画素のうち対象となる画素の垂直距離と、ラ
ンを構成するその他の画素の垂直距離とを参照する。は
じめに対象となる画素は、例えばランの左端の画素であ
る。そしてステップＳ１０７において対象となる画素
と、その他の画素についての最近傍画素との距離を計算
する。その計算結果より最短となる距離と、対象となる
画素の高レベル近傍画素垂直距離バッファに記憶してい
る垂直距離とを比較し、短い距離を選択して高レベル近
傍画素垂直距離バッファの対象となる画素に対応する垂
直距離情報を修正する（ステップＳ１０８）。

【００７５】図１０の例において対象となる画素を画素
Ｐｔ１とした場合に画素Ｐｔ１と、画素Ｐｖ２，Ｐｖ
３，…，Ｐｖ８との距離を算出する。例えば、画素Ｐｖ
３との距離を求めるときには先述の数３の式を用いるこ
とによって画素Ｐｔ１と画素Ｐｖ３との距離が求められ
る。その他の画素についても同様の式が適用できる。そ
して、この計算結果より得られる距離のうち最短の距離
を示すものは、画素Ｐｖ３との距離であるため、この距
離と高レベル近傍垂直距離バッファに記憶している垂直
距離Ｄ１とを比較し、短い距離を示す方である画素Ｐｖ
３との距離を採用する。そして画素Ｐｔ１と画素Ｐｖ３
との距離を高レベル近傍画素垂直距離バッファの画素Ｐ
ｔ１に対応する位置に上書きする。

【００７６】このような処理をランを構成する全ての画
素について行うためにステップＳ１０９，ステップＳ１
１０の処理が行われる。ステップＳ１０９においては、
ランを構成する全ての画素について処理が行われたか否
かを判断する。ここで「ＹＥＳ」と判断されると垂直距
離の検出処理は終了する。そして「ＮＯ」と判断される
と次の画素に対象となる画素が移される。例えば、画素
Ｐｔ１についての処理が終了した際には、次に画素Ｐｔ
２について同様の処理を行う。以下同様に画素Ｐｔ８ま
で行われ、各画素に対応する高レベル近傍画素垂直距離
バッファの垂直距離情報が修正される。

【００７７】また、ステップＳ１０１において「ランが
１」であると判断されてステップＳ１１３に処理が進ん
だ場合は、対象画素（注目画素）について垂直方向の最
近傍に位置する高レベル画素を検出する。そして、その
高レベル画素までの距離を高レベル近傍画素垂直距離バ
ッファの対象画素に対応する位置に書き込む（ステップ
Ｓ１１４）。そして垂直距離の検出処理は終了する。

【００７８】次に、水平距離の検出処理（ステップＳ６
２）について説明する。図１６は水平距離の検出処理
（ステップＳ６２）のフローチャートである。図１５と
図１６とを比較してわかるように、ほぼ同一の処理シー
ケンスとなっている。

【００７９】まず、ステップＳ２００では、注目画素に
ついて既に水平方向の最近傍の高レベル画素までの距離
の算出が既に済んでいるか否かの判断が行われる。この
処理は、垂直方向に同一階調値を有するランに基づいて
距離計算を行うことにより、当該注目画素が他の注目画
素における垂直方向のランを構成する画素であった場合
は既に水平距離の算出が完了しているため、処理の重複
を避けるために設けられている。ここで「ＹＥＳ」と判
断されると図１６の処理は終了する。

【００８０】ステップＳ２０１では、図１９に示す注目
画素Ｐｔより副走査方向（Ｙ方向）にランの抽出を行
い、その抽出された垂直方向のランを構成する画素数が
いくつあるか判断する。ここでランが１である場合、す
なわちランを構成する画素数が１の場合はステップＳ２
１３に進み、ランが２以上の場合、すなわちランを構成
する画素数が２以上の場合はステップＳ２０２に進む。

【００８１】ステップＳ２０２においては、ランを構成
する各画素について水平方向の最近傍に位置する高レベ
ル画素を検出する。そして、ステップＳ２０３におい
て、高レベル画素との水平距離を図２０（ｂ）の高レベ
ル近傍水平距離バッファに書き込む。ステップＳ２０４
では、垂直方向のランを構成する全ての画素について水
平距離情報を書き込んだか否かを判断する。そして、
「ＹＥＳ」と判断されるとステップＳ２０６に進み、
「ＮＯ」と判断されるとステップＳ２０５に進む。

【００８２】そしてステップＳ２０６においては、ラン
を構成する画素のうち対象となる画素の水平距離と、ラ
ンを構成するその他の画素の水平距離とを参照する。は
じめに対象となる画素は、例えばランの上端の画素であ
る。そしてステップＳ２０７において対象となる画素
と、その他の画素についての最近傍画素との距離を計算
する。その計算結果より最短となる距離と、対象となる
画素の高レベル近傍画素水平距離バッファに記憶してい
る水平距離とを比較し、短い距離を選択して高レベル近
傍画素水平距離バッファの対象となる画素に対応する水
平距離情報を修正する（ステップＳ２０８）。

【００８３】このような処理をランを構成する全ての画
素について行うためにステップＳ２０９，ステップＳ２
１０の処理が行われる。ステップＳ２０９においては、
ランを構成する全ての画素について処理が行われたか否
かを判断する。ここで「ＹＥＳ」と判断されると水平距
離の検出処理は終了する。そして「ＮＯ」と判断される
と次の画素に対象となる画素が移される。

【００８４】また、ステップＳ２０１において「ランが
１」であると判断されてステップＳ２１３に処理が進ん
だ場合は、対象画素（注目画素）について水平方向の最
近傍に位置する高レベル画素を検出する。そして、その
高レベル画素までの距離を高レベル近傍画素水平距離バ
ッファの対象画素に対応する位置に書き込む（ステップ
Ｓ２１４）。そして水平距離の検出処理（ステップＳ６
２）は終了するとともに、図１２に示す最近傍の高レベ
ル画素までの距離の算出処理（ステップＳ６）が終了す
る。

【００８５】そして続いて、ステップＳ７の最近傍の低
レベル画素までの距離の算出であるが、先述のように図
１４に示す垂直距離の検出処理（ステップＳ７１）は、
高レベル画素について説明した図１５のフローチャート
と同様である。また、水平距離の検出処理（ステップＳ
７２）も図１６のフローチャートと同様である。そし
て、低レベル近傍画素の垂直距離については、図２０
（ｃ）に示す低レベル近傍画素垂直距離バッファに記憶
され、水平距離については、図２０（ｄ）に示す低レベ
ル近傍画素水平距離バッファに記憶される。

【００８６】そしてステップＳ８において、補間対象画
素（注目画素）の階調値の修正が行われる。このステッ
プＳ８の階調値の修正を図１７に示す。まず、ステップ
Ｓ８１において、高レベル近傍画素垂直距離バッファに
記憶されている補間対象画素（注目画素）についての垂
直距離Ｄvhと、高レベル近傍画素水平距離バッファに記
憶されている補間対象画素（注目画素）についての水平
距離Ｄhhとを読み出し、短い方を選択し、高レベル距離
Ｄhighとする。そしてステップＳ８２において低レベル
近傍画素垂直距離バッファに記憶されている補間対象画
素（注目画素）についての垂直距離Ｄvlと、低レベル近
傍画素水平距離バッファに記憶されている補間対象画素
（注目画素）についての水平距離Ｄhlとを読み出し、短
い方を選択し、低レベル距離Ｄlowとする。そしてステ
ップＳ８３において対象バッファから当該補間対象画素
の補間修正される階調値の上限値Ｌhighおよび下限値Ｌ
lowを読み出す。そしてステップＳ８４において、数１
の計算を行うことによって得られる階調値Ｌを当該補間
対象画素の階調値として修正する。以上の手順で補間対
象画素（注目画素）の階調値の修正（ステップＳ８）が
完了する。

【００８７】その後、ステップＳ９に進み、注目画素が
画像全体の走査における最後の画素であるか否かの判断
を行う。そして最後の画素でない場合にはステップＳ１
０において次の画素に注目画素を移動させてステップＳ
５からの処理を繰り返す。そして画像の最後の画素であ
る場合にはステップＳ１１に進む。

【００８８】ステップＳ１１では、階調補間の施された
画像を所定の出力器に対して出力する。この出力器は、
例えば図７に示す表示器であり、また、インタフェース
１１に接続されたプリンタなどである。そして、画像の
出力が完了すると画像の階調補間処理は終了する。

【００８９】このような処理形態を採ることによって、
ランによる高レベル画素および低レベル画素の抽出を行
うことができる。そして階調変化が比較的小さい平坦な
画像においては検索対象領域を大きくすることができ、
階調変化の比較的大きい起伏に富んだ画像においては検
索対象領域を小さくすることができる。そしてこの検索
対象領域の変更は、補間対象である画像に応じて自動的
に行われる。

【００９０】そして、図２１（ｂ）に示すような画像に
ついて考える。図２１（ａ）は、図２１（ｂ）の断面Ａ
−Ａの階調値を示す図である。図２１（ａ），（ｂ）よ
り、この画像において階調値「４」，「６」が欠落して
いる。この画像について上述した階調補間の処理を施す
と、図２２に示す画像のようになる。図２２（ｂ）は、
階調補間後の画像を示す図であり、図２２（ａ）は同図
（ｂ）の断面Ｂ−Ｂの階調値を示す図である。図２２よ
り、この発明の実施の形態の階調補間処理を行うことに
より図２１において欠落していた階調値「４」，「６」
が補間され、画像における階調変化が滑らかになり、疑
似輪郭を生じさせることがない。さらに、欠落した階調
値に隣接する階調値を有する画素を選択し、その画素の
階調値を画像平面内における他の高レベル画素，低レベ
ル画素との位置関係により決定するために、本来処理を
受けるべきでない画素についてまで処理が施されてその
階調値が変更されて、画像の品質の低下を招くことがな
い。

【００９１】また、補間対象画素の階調値の修正の際
に、数１の計算に用いる上限値Ｌhighと下限値Ｌlowに
検出した最近傍の高レベル画素と低レベル画素のそれぞ
れの階調値を用いると、ヒストグラムにおいて欠落した
階調値を挟んで隣接する階調値の画素とは限らないた
め、階調の逆転が起こり画像が暈けてしまうことがあ
る。これに対して、この実施の形態では、ヒストグラム
によって補間対象となる階調値を検出するとともに、そ
の際に修正される階調値の上限値と下限値とを予め求め
ておき、これをメモリ１７の対象バッファに格納してお
く。そして数１の計算を行う際には、対象バッファに記
憶している上限値Ｌhighと下限値Ｌlowを基に行うた
め、階調の逆転による画像の暈けは生じない。これが単
なる画像の平滑化と大きく異なる点である。

【００９２】従って、このような処理を行うことによっ
て、本来階調差の大きな鮮鋭なエッジについては鮮鋭さ
を失わず、本来画像のスムースな部分については画像を
荒らすことなく階調補間を行うことができる。

【００９３】さらに、これまでの説明よりこの実施の形
態は、画像の全体についての階調補間処理において、平
滑化する領域を階調の局所的な空間変化率に応じて画像
平面内の場所ごとに可変とする処理であるということが
できる。すなわち、階調の空間変化率が小さいときは平
滑化する領域を大きくし、階調の空間変化率の大きいと
きは平滑化する領域を小さくすることによって、緩やか
に階調が変化している部分は十分な平滑化が施され、エ
ッジの部分はその先鋭さを失うことなく平滑化が施され
る方法である。

【００９４】＜変形例＞上記説明においては、画像全体
に階調の欠落がある場合について説明したが、画像の部
分領域（例えば、人間の肌の領域のみ）を切り出して、
その領域内のヒストグラムを作成して、そのヒストグラ
ム上で階調欠落を検出し、その欠落した階調を補間する
ことで、部分領域のスムージング処理に適用することも
できる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請
求項１０に記載の発明によれば、画像から順次に補間対
象画素を抽出し、補間対象画素の階調補間後の値を、画
像の階調値分布において当該補間対象画素の階調値に最
も近い実在画素の階調値を越えないように規制しつつ、
各補間対象画素の空間補間を行うため、階調値の逆転や
抜けが生じることがない。

【００９６】請求項２に記載の発明によれば、階調値分
布を求め、自己の階調値については実在画素が存在する
一方、階調値分布において隣接する階調値については実
在画素が欠落しているような階調値を実在階調値として
検出し、実在階調値を有する画素を補間対象画素として
採用するため、適切な階調補間を行うことができる。

【００９７】請求項３に記載の発明によれば、補間は、
各画素の階調値を表現するデータ精度を所定の割合で向
上させるにあたっての補間であり、少なくとも画像の所
定領域内の画素を補間対象画素として指定し、補間によ
る各画素の階調変化量を、補間前の階調値の単位変化幅
以下に規制するため、階調補間による階調値の逆転等が
生じない。

【００９８】請求項４に記載の発明によれば、補間対象
画素と同じ階調値を持った画素を無視しつつ当該補間対
象画素に空間的に近接する複数の基準画素を選択し、複
数の基準画素間での空間補間を行うため、本来処理を受
けるべきでない画素についてまで処理が施されてその階
調値が変更されることがなく、画像の品質の低下を招く
ことがない。

【００９９】請求項５に記載の発明によれば、複数の基
準画素は、補間対象画素から所定の方向に沿った正負の
向きにおいてそれぞれ検索されるため、階調補間処理の
効率が向上する。

【０１００】請求項６に記載の発明によれば、空間補間
は画像を走査しつつ実行され、検索における所定の方向
は、走査における走査方向に関連して定められているた
め、処理の効率化が図られる。

【０１０１】請求項７に記載の発明によれば、補間対象
画素と空間的に連続し、かつ当該補間対象画素と同じ階
調値を有する一連の画素を特定し、その一連の画素のそ
れぞれについて所定の方向の正負の向きに予備検索して
複数の基準画素の候補を特定し、一連の画素のそれぞれ
について得られた候補の集合の中から、当該補間対象画
素について複数の基準画素を選択するため、階調補間の
精度が向上する。

【０１０２】請求項８および請求項１１に記載の発明に
よれば、画像から順次に補間対象画素を抽出し、補間対
象画素の階調補間後の値を、補間前の画像の階調値分布
において欠落していた階調値と、当該補間対象画素の補
間前の階調値自身とのいずれかになるように規制しつつ
各補間対象画素の空間補間を行うため、階調補間による
階調値の逆転等が生じない。

【０１０３】請求項９および請求項１２に記載の発明に
よれば、平滑化距離定数が可変である空間フィルタを規
定し、平滑化距離定数を画像の各部における階調の空間
変化率に応じて変更しつつ、画像の各部を空間フィルタ
で走査して平滑化するため、緩やかに階調が変化してい
る部分は十分な平滑化が施され、エッジの部分はその先
鋭さを失うことなく平滑化が施される方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の原理を説明するためのヒストグラム
を示す図である。

【図２】この発明の原理を説明するための図である。

【図３】この発明の原理を説明するための図である。

【図４】この発明の原理を説明するための図である。

【図５】この発明の原理を説明するための図である。

【図６】この発明の原理を説明するための図である。

【図７】この発明の実施の形態を示す装置構成図であ
る。

【図８】この実施の形態の階調補間を説明するためのヒ
ストグラムの一部分を示す図である。

【図９】この実施の形態の階調補間を説明するための画
像平面図である。

【図１０】この発明の実施例を示す説明図である。

【図１１】高レベル画素および低レベル画素の検索領域
を示す画像平面図である。

【図１２】この発明の実施例における画像の階調補間の
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【図１３】この発明の実施例における画像の階調補間の
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【図１４】この発明の実施例における画像の階調補間の
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【図１５】この発明の実施例における画像の階調補間の
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【図１６】この発明の実施例における画像の階調補間の
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【図１７】この発明の実施例における画像の階調補間の
処理シーケンスを示すフローチャートである。

【図１８】対象バッファの構造を示す概念図である。

【図１９】メモリに記憶されている入力画像の一例を示
す図である。

【図２０】この発明の実施の形態で使用する各種の距離
バッファを示す図である。

【図２１】階調欠落の生じている画像を示す図である。

【図２２】この発明の実施の形態における図２１の画像
を階調補間した後の画像を示す図である。

【図２３】トーンカーブを用いた階調補正を示す図であ
る。

【図２４】ヒストグラムを用いたコントラスト補正を示
す図である。

【符号の説明】

１０データバス１１インタフェース１２表示器１３キーボード１４入力装置１５記憶ディスク１６ＣＰＵ１７メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅野哲夫豊中市北緑丘３丁目１番地９号301

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像の階調値を補間する方法であって、 (a) 前記画像から順次に補間対象画素を抽出する工程
と、 (b) 前記補間対象画素の階調補間後の値を、前記画像の
階調値分布において当該補間対象画素の階調値に最も近
い実在画素の階調値を越えないように規制しつつ、各補
間対象画素の空間補間を行う画像の階調補間方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、前記工程(a)が、 (a-1) 前記階調値分布を求める工程と、 (a-2) 自己の階調値については実在画素が存在する一
方、前記階調値分布において隣接する階調値については
実在画素が欠落しているような階調値を実在階調値とし
て検出し、前記実在階調値を有する画素を前記補間対象
画素として採用する工程と、を備えることを特徴とする
画像の階調補間方法。
【請求項３】請求項１に記載の方法であって、前記補間は、各画素の階調値を表現するデータ精度を所
定の割合で向上させるにあたっての補間であり、前記工程(a)が、 (a-1) 少なくとも前記画像の所定領域内の画素を前記補
間対象画素として指定する工程、を含み、前記工程(b)での補間による各画素の階調変化量を、補
間前の階調値の単位変化幅以下に規制することを特徴と
する画像の階調補間方法。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の方法であって、前記工程(b)が、 (b-1) 前記補間対象画素と同じ階調値を持った画素を無
視しつつ当該補間対象画素に空間的に近接する複数の基
準画素を選択し、前記複数の基準画素間での空間補間を
行う工程、を有することを特徴とする画像の階調補間方
法。
【請求項５】請求項４に記載の方法であって、前記複数の基準画素は、前記補間対象画素から所定の方
向に沿った正負の向きにおいてそれぞれ検索されること
を特徴とする画像の階調補間方法。
【請求項６】請求項５に記載の方法であって、前記空間補間は前記画像を走査しつつ実行され、前記検索における前記所定の方向は、前記走査における
走査方向に関連して定められていることを特徴とする画
像の階調補間方法。
【請求項７】請求項４に記載の方法であって、前記工程(b-1)は、前記補間対象画素と空間的に連続し、かつ当該補間対象
画素と同じ階調値を有する一連の画素を特定する工程
と、前記一連の画素のそれぞれについて所定の方向の正負の
向きに予備検索して前記複数の基準画素の候補を特定す
る工程と、前記一連の画素のそれぞれについて得られた前記候補の
集合の中から、当該補間対象画素について前記複数の基
準画素を選択する工程、を有することを特徴とする画像
の階調補間方法。
【請求項８】画像の階調値を補間する方法であって、 (a) 前記画像から順次に補間対象画素を抽出する工程
と、 (b) 前記補間対象画素の階調補間後の値を、 i) 補間前の前記画像の階調値分布において欠落してい
た階調値と、 ii) 当該補間対象画素の補間前の階調値自身と、のいずれかになるように規制しつつ各補間対象画素の空
間補間を行う補間工程と、を備えることを特徴とする画
像の階調補間方法。
【請求項９】画像のフィルタリング方法であって、 (a) 平滑化距離定数が可変である空間フィルタを規定す
る工程と、 (b) 前記平滑化距離定数を前記画像の各部における階調
の空間変化率に応じて変更しつつ、前記画像の各部を前
記空間フィルタで走査して平滑化する工程と、を備える
ことを特徴とする画像フィルタリング方法。
【請求項１０】画像の階調値を補間する装置であっ
て、 (a) 前記画像から順次に補間対象画素を抽出する手段
と、 (b) 前記補間対象画素の階調補間後の値を、前記画像の
階調値分布において当該補間対象画素の階調値に最も近
い実在画素の階調値を越えないように規制しつつ、各補
間対象画素の空間補間を行う補間手段と、を備えること
を特徴とする画像の階調補間装置。
【請求項１１】画像の階調値を補間する装置であっ
て、 (a) 前記画像から順次に補間対象画素を抽出する手段
と、 (b) 前記補間対象画素の階調補間後の値を、 i) 補間前の前記画像の階調値分布において欠落してい
た階調値と、 ii) 当該補間対象画素の補間前の階調値自身と、のいずれかになるように規制しつつ各補間対象画素の空
間補間を行う補間手段と、を備えることを特徴とする画
像の階調補間装置。
【請求項１２】画像を平滑化するためのフィルタであ
って、 (a) 平滑化距離定数が可変である空間フィルタを規定す
る手段と、 (b) 前記平滑化距離定数を前記画像の各部における階調
の空間変化率に応じて変更しつつ、前記画像の各部を前
記空間フィルタで走査して平滑化する手段と、を備える
ことを特徴とする画像フィルタ。