JPH10208038A - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 元々の画像データが有する部分的な画像の特
徴に応じて、平滑化処理の程度を変化させることによ
り、元の画像のイメージを損なうことなく、新しいイメ
ージの処理を加える。 【解決手段】 注目画素の輝度や該注目画素の近傍画素
の輝度から求め得る複数種類の特徴量を定義し、選択し
た平滑化処理で用いられる特徴量の種類において、注目
画素が有する特徴量の値に応じて、注目画素の平滑化処
理を行うための周囲画素の範囲を決定し、注目画素にお
ける平滑化処理を行う。

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、入力画像を平滑
化する画像処理装置に関し、特に平滑化処理を利用して
入力画像の画質を変換しユーザーのイメージに合った画
像を創造できる画像処理方法および画像処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ上のアプリケー
ションソフトウェアあるいはワードプロセッサ装置など
の機能として、写真などの画像をカラースキャナ等の入
力装置を用いて入力し、その画像に様々な画像処理を施
して画質を変換することにより、入力画像から個々のユ
ーザーが自分のイメージに合った画像を創造することの
できる機能が実現されている。

【０００３】それらの画像処理技術の１つとして、注目
画素の輝度を、ある範囲の近傍画素の輝度との平均値に
置き換える平滑化処理が用いられており、処理の結果と
して画像が少しぼやけたソフトなイメージの画像を得る
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画面全
体に同じ処理が施された場合、例えば輝度の高い部分と
低い部分が隣接している領域においては、輝度の高い部
分は隣接した輝度の低い部分との平均値をとることによ
り輝度が下落し、逆に輝度の低い部分は隣接した輝度の
高い部分との平均値をとることにより輝度が上昇し、結
果として輝度の差が小さくなり画像のメリハリが薄れて
しまうという問題があった。

【０００５】例えば、特開平３−５４６７９号公報の
「画像処理装置」では、注目画素を含む入力画像の濃度
とコントラストとによって、画素信号の平均値を求める
周辺画素を決定したり、重み付けの演算係数を設定した
りする手段を備えた装置が開示されている。上記装置で
は、例えば、画像データのシャドー部とハイライト部と
で平均を採る周辺画素の範囲を変化させるとともに、重
み付けの演算係数を変化させ、それぞれの領域に適した
平滑化処理が成されるようにしている。具体的には上記
の処理によって、低濃度高コントラスト側で周辺画素の
範囲を大きくして平均化することにより主にノイズを除
去し、高濃度低コントラスト側では周辺画素の範囲を小
さくして平均化する主にエッジの劣化を防止することが
記載されている。

【０００６】しかし、上記の装置は、基本的にノイズの
低減を目的としており、また、処理方法については限定
されない旨が記載されているが、周辺画素の範囲を決定
づけるのが濃度とコントラストのみであるため、単なる
ノイズ低減以外の目的で、例えば、元のイメージを残し
つつ新たな印象を与えるような画像を作成することは困
難である。

【０００７】本発明は、画像のメリハリを薄れさせるこ
となく様々な種類のソフトなイメージの画像を得ること
が可能な画像処理方法および画像処理装置を提供するも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る画
像処理方法は、上記の課題を解決するために、入力画像
に対し、注目画素の画素データと該注目画素の周囲画素
の各画素データとに基づいて該注目画素の平滑化処理を
行う画像処理方法において、注目画素の画素データもし
くは注目画素および該注目画素の近傍画素の画素データ
から求められる複数種類の特徴量から任意の特徴量を選
択し、注目画素の前記選択した特徴量の大きさに応じ
て、上記周囲画素の範囲を変化させることを特徴として
いる。

【０００９】また、請求項２の発明に係る画像処理方法
は、上記の課題を解決するために、入力画像に対し、注
目画素の画素データと該注目画素の周囲画素の各画素デ
ータとに基づいて該注目画素の平滑化処理を行う画像処
理方法において、注目画素の画素データもしくは注目画
素および該注目画素の近傍画素の画素データから求めら
れる複数種類の特徴量から任意の特徴量を選択し、注目
画素の前記選択した特徴量の大きさに応じて、注目画素
の画素データと上記周囲画素の画素データとが平滑化処
理後の画素データに与える重み付けの割合を変化させる
ことを特徴としている。

【００１０】上記の方法では、注目画素および周囲画素
の画素データによって決まる注目画素の特徴量の大きさ
によって、該注目画素の平滑化を行う周囲画素の範囲や
周囲画素からの重み付けの分布を変化させている。この
特徴量の値は、例えば、画素の輝度から求める明度や、
明度の分散、エッジ強度、特定の色に対する色差などの
ように、平滑化処理を行おうとする注目画素自身の画素
データや該画素データと近傍画素の画素データとの相対
的な関係等によって定まり、画像の特徴に応じて異なっ
ている。その結果、ある画像に対して、どの特徴を強め
るか弱めるかによって画像の質を変化させることができ
る。このとき、複数の特徴量から任意に選択できるた
め、入力画像に対して様々な平滑化処理を施した出力画
像を得ることができる。具体的な平滑化処理の内容は異
なるが、例えば、感覚的に軟らかいイメージの領域には
より軟らかくなるように平滑化処理を深く掛かるように
したり、あるいは逆に軟らかいイメージの領域にはあま
り処理を掛からないようにするといった処理が可能とな
る。

【００１１】また、請求項３の発明に係る画像処理装置
は、上記の課題を解決するために、入力画像に対し、注
目画素の画素データと該注目画素の周囲画素の各画素デ
ータとに基づいて該注目画素の平滑化処理を行う画像処
理装置において、注目画素の画素データもしくは注目画
素および該注目画素の近傍画素の画素データから注目画
素の特徴量を計算する特徴量算出手段と、平滑化処理に
用いる特徴量を選択する特徴量選択手段と、選択された
特徴量の値に応じて、上記周囲画素の範囲を変えるよう
に制御する平滑化処理手段とが設けられていることを特
徴としている。

【００１２】また、請求項４の発明に係る画像処理装置
は、上記の課題を解決するために、入力画像に対し、注
目画素の画素データと該注目画素の周囲画素の各画素デ
ータとに基づいて該注目画素の平滑化処理を行う画像処
理装置において、注目画素の画素データもしくは注目画
素および該注目画素の近傍画素の画素データから注目画
素の特徴量を計算する特徴量算出手段と、平滑化処理に
用いる特徴量を選択する特徴量選択手段と、選択された
特徴量の値に応じて、注目画素の画素データと上記周囲
画素の画素データとが平滑化処理後の画素の画素データ
に与える重み付けを変化させる平滑化処理手段とが設け
られていることを特徴としている。

【００１３】上記構成により、特徴量算出手段によって
算出された注目画素に関する特徴量の値に応じて、平滑
化処理手段は注目画素に平滑化画素の範囲や平滑化画素
の画素データの重み付けを変化させている。すなわち、
上記特徴量の値に応じて平滑化の程度を変化させること
ができるので、画像のメリハリを薄れさせることなく、
ソフトなイメージの画像を得ることができる。しかも、
特徴量選択手段により複数の特徴量から選択できるた
め、特徴量の選択によって一つの入力画像から様々なイ
メージの平滑化処理が行える。

【００１４】請求項５の発明に係る画像処理装置は、上
記の課題を解決するために、請求項３または４の構成に
加えて、上記特徴量算出手段は、少なくとも上記特徴量
の一つとして、注目画素と近傍画素とにおける輝度に基
づいて注目画素および近傍画素の明度の分散を算出する
ことを特徴としている。例えば、ノイズを含んでいる場
合には部分的に明度の分散が大きくなるが、このノイズ
を除去する場合に、入力画像において元々明度の分散が
大きい領域では画質の低下が大きくなる。そこで、上記
の構成により、明度の分散に応じて周囲画素の範囲や、
重み付けの分布を変化させてやれば、入力画像における
明度の分散が大きい領域を含む場合であっても、画像の
質の変化を防止した平滑化処理を実行したり、逆に、画
像の質の違いを強調させたりすることもできる。

【００１５】請求項６の発明に係る画像処理装置は、上
記の課題を解決するために、請求項３または４の構成に
加えて、上記特徴量算出手段は、少なくとも上記特徴量
の一つとして、注目画素と近傍画素とにおける輝度に基
づいて求めた注目画素と近傍画素とを含む領域のエッジ
強度を算出することを特徴としている。上記の構成によ
り、エッジ強度が大きい領域に対して、周囲画素の範囲
を小さくしたり、重み付けの分布を注目画素に集中させ
たりすることにより、エッジを保持したままでの平滑化
処理が可能となる。また、もとの画像のイメージを残し
つつエッジのみをぼけさせることも可能となる。

【００１６】請求項７の発明に係る画像処理装置は、上
記の課題を解決するために、請求項３または４の構成に
加えて、上記特徴量算出手段は、少なくとも上記特徴量
の一つとして、注目画素の色と任意に設定可能な色との
色差を算出することを特徴としている。上記の構成によ
り、任意に設定可能な色を基準として、平滑化処理を深
く掛けるか浅く掛けるかを選択することができる。例え
ば、設定した色との色差が小さいほど周囲画素の範囲を
小さくしたり、重み付けの分布を注目画素に集中させた
りすることにより、設定した色における平滑化処理の程
度を抑制することが可能となる。逆の場合には、設定し
た色に近い程、平滑化処理の程度が深くなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１な
いし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１８】まず、本実施の形態における画像処理装置
の構成を説明する。図２に示すように、上記画像処理装
置１０には、制御部１と、制御部１で用いるプログラム
を格納したプログラム用メモリ２とが設けられている。
また、入力された画像を格納する入力画像用メモリ３と
平滑化処理後の画像を格納する出力画像用メモリ４とを
有しており、これらには、制御部１からコントロールバ
ス６と、画像データをやり取りするデータバス７とが接
続されている。また、上記コントロールバス６には、入
力画像に対してどのような画像処理を行わせるかをユー
ザが支持するために選択入力キー５が設けられている。

【００１９】また、上記コントロールバス６とデータバ
ス７には、外部から上記入力画像用メモリ３に画像を入
力するための画像入力手段、例えばスキャナ８が接続さ
れている。なお、画像入力手段としてはスキャナ８に限
らず、例えば、図示しない記憶媒体に格納された画像デ
ータを読み出させるようにしてもよく、上記に限定され
るものではない。

【００２０】本実施の形態の画像処理装置１０では、ユ
ーザが選択可能な複数の平滑化処理が用意されており、
これらの平滑化処理は、基本的に、平滑化処理を行おう
とする画素（注目画素）と周囲画素とからなる、例えば
図４〜図７等に示すような領域内の全画素の輝度の単純
平均として求まる。このような領域を領域Ｆとよぶこと
にすれば領域Ｆは、以下で詳述する特徴量Ｐと距離関数
に依存している。

【００２１】平滑化処理の種類を選択した段階で、距離
関数は予め用意されたなかから決まることになるが、特
徴量Ｐは注目画素毎に異なっているので、特徴量Ｐの変
化に応じて注目画素毎に領域Ｆが変化することになる。
すなわち、画素自身の持つ特徴に応じて平滑化処理の範
囲を変化させることになり、その結果、様々な効果を得
ることができる。

【００２２】なお、以下の説明に際し、入力画像の大き
さを（横の画素数）×（縦の画素数）＝Ｘ×Ｙとし、注
目画素をｉと表記する。

【００２３】また、図３に示すように、平滑化処理を行
う注目画素ｉに対して、８近傍画素をｋ₁ 〜ｋ₈ とす
る。また、図示しないが、上記した注目画素ｉの平滑化
に影響を及ぼす周囲画素をｊ_n とする。

【００２４】また、本実施の形態で扱う画素はＲＧＢ表
色系によって構成されているため、入力画像用メモリ３
もしくは出力画像用メモリ４に格納される際には、入力
もしくは出力画像上の左上の画素から、各画素の赤、
緑、青の輝度Ｒ、Ｇ、Ｂの順で格納されていく。例え
ば、上記画像が２４ビットカラーであれば、画素Ａ(x,
y)における輝度Ｒ_A 、Ｇ_A 、Ｂ_A は、それぞれ、メモリ
の(x+X×y)×3+１番目、(x+X×y)×3+２番目、(x+X×y)
×3+３番目のアドレスにそれぞれ１［byte］(8［bit
］）単位で格納されることになり、このときに必要な
画像メモリの容量はＸ×Ｙ×３［byte］となる。

【００２５】次に特徴量Ｐと距離関数について説明す
る。特徴量Ｐは、図３に示した注目画素ｉ自身もしくは
注目画素ｉと８近傍画素ｋ₁ 〜ｋ₈ 等との特徴、具体的
には輝度から算出されるものであり、例えば、明度
Ｙ_i 、明度の分散Ｄ_i 、エッジ強度Ｅ_i 、色差Ｃ_i など
を用いる。

【００２６】明度Ｙ_i は、注目画素ｉの輝度Ｒ_i 、
Ｇ_i 、Ｂ_i から、次式で求まる値である。 Ｙ_i ＝０.3０×Ｒ_i ＋０.5９×Ｇ_i ＋０.1１×Ｂ_i …(1) 式(1）で得られた明度Ｙ_i の値に応じて、領域Ｆを広く
したり狭くしたりすることにより、次のような効果が得
られる。例えば、明度Ｙ_i が大きい場合に領域Ｆを狭く
し、明度Ｙ_i が小さい場合に領域Ｆを広くするように変
化させるようにすると、明るい注目画素ｉに対しては平
滑化が浅く、暗い注目画素ｉに対しては平滑化が深くな
されることになる。この結果、平滑化処理と同時に、画
像中の明るい領域から暗い領域へと徐々に明るさが伝搬
していくような効果を与えることができる。もちろん、
明度Ｙ_i の変化に対する領域Ｆの変化を上記と逆方向に
すれば、逆の効果を得ることができる。

【００２７】また、明度の分散Ｄ_i は、注目画素ｉの明
度Ｙ_i と近傍画素ｋ_n の明度Ｙ_n との分散を求めるもの
で、図３で示した注目画素ｉと８近傍画素ｋ₁ 〜ｋ₈ と
において、明度の分散Ｄ_i を求める場合、次式の通りで
ある。

【００２８】

【数１】

【００２９】ただし、上記Ｙ_M は、明度の平均値であ
り、次式で与えられる。

【００３０】

【数２】

【００３１】上記明度の分散Ｄ_i の程度に応じて、例え
ば、明度の分散Ｄ_i が大きい場合に領域Ｆを狭くし、明
度の分散Ｄ_i が小さい場合に領域Ｆを広くするように変
化させてやる等すればよい。

【００３２】入力画像において、同一の画像上に明度の
分散Ｄ_i の大きい領域と小さい領域とが混在している場
合に、同じ処理を施しても、明度の分散Ｄ_i の小さい領
域に比べて、明度の分散Ｄ_i の大きい領域に対する平滑
化の影響が大きくなるので、相対的に明度の分散Ｄ_i の
大きい領域のほうがぼやけた感じが強くなる。そこで、
上記のように、明度の分散Ｄ_i の大きい領域では、周囲
画素ｊ_n からの影響が小さくなるように周囲画素ｊ_n の
範囲を小さくすると、平滑化処理によって生じ易い分散
Ｄ_i の大きい領域における画像のぼけを抑制し、感覚的
に一様な平滑化処理がなされたようなイメージで平滑化
処理後の画像を形成することができる。

【００３３】また、エッジ強度Ｅ_i は、注目画素ｉの明
度Ｙ_i と８近傍画素ｋ₁ 〜ｋ₈ の明度Ｙ₁ 〜ｋ₈ とから
求めるものであり、次式で求めることができる。

【００３４】

【数３】

【００３５】上記エッジ強度Ｅ_i の程度に応じて、例え
ば、エッジ強度Ｅ_i が大きい場合に領域Ｆを狭くし、エ
ッジ強度Ｅ_i が小さい場合に領域Ｆを広くするように変
化させてやる等すればよい。この場合、エッジ強度の高
い領域のぼけを押さえる効果が得られる。すなわちエッ
ジ強度の高い領域では平滑化の度合いが小さくなるの
で、エッジを残したまま、画像全体に平滑化処理を行う
ことができる。

【００３６】また、色差Ｃ_i は注目画素ｉの各輝度
Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i と、予め指定しておいた特定の色Ｃの
各輝度Ｒ_C 、Ｇ_C 、Ｂ_C との差からもとめるものであ
り、次式で求まる。

【００３７】

【数４】

【００３８】上記色差Ｃ_i の程度に応じて、例えば、色
差Ｃ_i が小さい場合に領域Ｆを狭くし、色差Ｃ_i が大き
い場合に領域Ｆを広くするように変化させてやる等すれ
ばよい。この場合、特定の色もしくは特定の色に近い画
素ほど、平滑化の度合いが小さく、ぼけを抑制すること
ができる。例えば、特定の色として肌色を設定し、人物
が含まれている画像を処理すると、上記肌色に近い色で
は周囲画素からの影響が小さくなるので、人物の顔等が
ぼけることを抑制できる。この特定の色は目的や画像に
応じて適宜設定すればよい。

【００３９】一方、領域Ｆは、選択された平滑化処理の
種類に応じた距離関数と、前記特徴量Ｐ（明度Ｙ_i 、明
度の分散Ｄ_i 、エッジ強度Ｅ_i 、色差Ｃ_i ）等から求ま
る距離のしきい値Ｔ_h とにより決まる。

【００４０】距離関数は、任意の画素と、注目画素と任
意の画素との距離との関係を示すもので、例えば、ユ
ークリッド距離、市街区距離、チェス盤距離等が一
般的に知られている。なお、以下、注目画素ｉの座標を
（ｘ_i ，ｙ_i ）、周囲画素ｊ_n の座標を（ｘ_jn，ｙ_jn）
とする。

【００４１】例えば、上記ユークリッド距離の場合な
ら、注目画素ｉの座標に対して、次式を満たす周囲画素
ｊ_n と該注目画素ｉとにより領域Ｆが構成されることに
なる。

【００４２】

【数５】

【００４３】上記において、Ｔ_h ＝３のときの領域Ｆを
図４に示す。

【００４４】また、上記市街区距離の場合なら、注目
画素ｉの座標に対して、次式を満たす周囲画素ｊ_n と該
注目画素ｉとにより領域Ｆが構成されることになる。

【００４５】 ｜ｘ_i −ｘ_j ｜＋｜ｙ_i −ｙ_j ｜≦Ｔ_h …(7) 上記において、Ｔ_h ＝３のときの領域Ｆを図５に示す。

【００４６】また、上記チェス盤距離の場合なら、注
目画素ｉの座標に対して、次式を満たす周囲画素ｊ_n と
該注目画素ｉとにより領域Ｆが構成されることになる。

【００４７】 ｜ｘ_i −ｘ_j ｜≦Ｔ_h 、｜ｙ_i −ｙ_j ｜≦Ｔ_h …(8) 上記において、Ｔ_h ＝３のときの領域Ｆを図６に示す。

【００４８】また、上記等のような一般的に知ら
れた距離関数以外に、例えば、次式を満たすような距離
関数を設定してもよい。

【００４９】

【数６】

【００５０】もしくは、 ｘ_j ＝ｘ_i ＋ｋ、ｙ_j ＝ｙ_i ±ｋ（−Ｔ_h ≦ｋ≦Ｔ_h ） …(10) 距離関数として上記式(9）を選択した場合の領域Ｆ（Ｔ
_h ＝３）は図７に示す通りである。また、上記式(10)を
選択した場合の領域Ｆ（Ｔ_h ＝３）は図８に示す通りと
なる。

【００５１】なお、図４〜図８中の注目画素ｉおよび周
囲画素ｊ_n の内部の数字は、それぞれ該当する距離関数
が示す注目画素ｉと周囲画素ｊ_n との距離を示してい
る。

【００５２】また、距離のしきい値Ｔ_h は、例えば、特
徴量Ｐにより、次式等で求めればよい。

【００５３】 Ｔ_h ＝Ｔｏ／Ｐ …(11) あるいは、 Ｔ_h ＝Ｐ／Ｔｄ …(12) ただし、上記は、前記した特徴量Ｐと領域Ｆとの関係に
おいて要求される距離のしきい値Ｔ_h を求めるための例
に過ぎず、上記式に限定されるものではない。

【００５４】また、上記において、Ｔｏ、Ｔｄは、一連
の平滑化処理において、特徴量の種類に依存する固定値
であるが、この値を任意に設定可能とすることにより、
特徴量の値による平滑化処理の深さを調整することも可
能となる。

【００５５】上記構成および図１および図９、図１０に
示すフローチャートに基づいて、本実施の形態に係る画
像処理装置１０による平滑化処理について説明する。な
お、以下で説明する画像処理装置１０は、特徴量Ｐの種
類として上記した明度Ｙ_i 、明度の分散Ｄ_i 、エッジ強
度Ｅ_i 、色差Ｃ_i を有し、また、距離関数としてはユー
クリッド距離、市街区距離、チェス盤距離を有している
ものとする。

【００５６】図１に示すように、本実施の形態における
画像処理がスタートすると、まずスキャナ８等から入力
される画像データが入力画像用メモリ３に格納される
（Ｓ１）。次に、どのような平滑化処理を行うかを、選
択入力キー５により選択する（Ｓ２）。ここで、選択し
た平滑化処理の種類によって、特徴量Ｐの種類と距離関
数が決まる。

【００５７】そして、Ｓ３では上記で決まった特徴量Ｐ
に応じて処理を分岐させる。例えば、特徴量Ｐが明度Ｙ
_i であればＳ４に進み、特徴量Ｐが明度の分散Ｄ_i であ
ればＳ５に進み、特徴量Ｐがエッジ強度Ｅ_i であればＳ
６に進み、特徴量Ｐが色差Ｃ_i であればＳ７に進み、そ
れぞれ平滑化処理を行う。上記Ｓ４〜Ｓ７のいずれかの
処理が完了した段階で、出力用画像メモリ４にはそれぞ
れの平滑化処理が終了した画像が格納されていることに
なる。

【００５８】上記Ｓ４〜Ｓ７における平滑化処理につい
て説明する。Ｓ４における明度Ｙ_i に基づく平滑化処理
が開始されると、図９に示す平滑化処理のサブプログラ
ムが起動する。そして、まずＳ１０およびＳ１１で座標
（ｘ，ｙ）＝（０，０）にして、この座標のときの画素
を注目画素ｉとして、輝度Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i を取り出す
（Ｓ１２）。

【００５９】次に、取り出した輝度Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i を
前記式(1）に代入して明度Ｙ_i を求める（Ｓ１３）。求
めた明度Ｙ_i を特徴量Ｐとして、例えば式(11)に代入し
て、距離のしきい値Ｔ_h を求める（Ｓ１４）。

【００６０】次のＳ１５では、図１０に示すように、図
１のＳ２で決まった距離関数と、上記Ｓ１４で求められ
た距離のしきい値Ｔ_h とによって、周囲画素ｊ_n が求ま
る。すなわち、Ｓ２１において、距離関数に応じた処理
に分岐され、例えば、距離関数がユークリッド距離であ
れば、Ｓ２２に進み、前記式(6）によって注目画素ｉと
のユークリッド距離が距離のしきい値Ｔ_h 以下となる画
素が周囲画素ｊ_n として求められることになる。また距
離関数が市街区距離の場合はＳ２３に進み、式(7）に対
して距離のしきい値Ｔ_h を満たす画素が周囲画素ｊ_n と
して求められ、またチェス盤距離等の場合にはＳ２４に
進み、式(8）に対して距離のしきい値Ｔ_h を満たす画素
が周囲画素ｊ_n として求められることになる。

【００６１】注目画素ｉの輝度Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i と、求
まった全周囲画素ｊ_n の輝度Ｒ_jn、Ｇ_jn、Ｂ_jnとをそれ
ぞれの色毎に平均を求め、出力画像用メモリ４に格納す
る（Ｓ１６）。

【００６２】次に、ｘに１を足して（Ｓ１７）、ｙ＝０
におけるＸ方向の画素全てに対して平滑化処理が完了し
ていなければ（Ｓ１８）、再びＳ１２に戻り、Ｓ１２〜
Ｓ１７までの処理を繰り返す。これによりｙ＝０におけ
るＸ方向の全画素（Ｘ個）の平滑化処理が行えることに
なる。

【００６３】また、Ｓ１８で、ｙ＝０におけるＸ方向の
全画素の平滑化処理を終えると、ｙに１を足して（Ｓ１
９）、Ｓ２０に進み、Ｙ方向にＹ個の画素の処理の平滑
化処理を終えるまで、Ｓ１１〜Ｓ１９の処理を繰り返
す。

【００６４】上記Ｓ４における処理が全て終了すると、
入力画像メモリ３に格納されている全ての画像データ
が、選択した平滑化処理が成された状態で出力用画像メ
モリ４に格納されていることになる。この画像データに
ついては、プリンタで出力したり、ディスプレイに表示
したり、あるいは保存する等、その他、目的に応じた処
理を行えばよい。

【００６５】また、図１のＳ３において、明度の分散Ｄ
_i 、エッジ強度Ｅ_i 、色差Ｃ_i が選択された場合には、
図９におけるＳ１４において、それぞれ、明度の分散Ｄ
_i 、エッジ強度Ｅ_i 、色差Ｃ_i を求めるようにするとと
もに、Ｓ１５において式(11)(12)などを用いてそれぞれ
の特徴量Ｐに応じた距離のしきい値Ｔ_h を求めさせるよ
うにすればよい。

【００６６】上記のように、距離のしきい値Ｔ_h の値と
領域Ｆを設定するための条件（距離関数）を各種組み合
わせることにより、色々な平滑化処理の種類が得られ
る。また、特徴量Ｐの値に応じて距離のしきい値Ｔ_h を
連続的に変化させれば単なる平滑化に留まらない新たな
効果を生み出せるが、平滑化の対象となる周囲画素が広
がっても、距離のしきい値Ｔ_h は計算により求まるた
め、単純な平均によって平滑化の値を容易に求めること
ができる。

【００６７】なお、本実施の形態で用いる明度Ｙ_i 、明
度の分散Ｄ_i 、エッジ強度Ｅ_i 、色差Ｃ_i 以外の特徴量
Ｐや、上記で挙げた距離関数以外の距離関数を設定する
ことにより、平滑化処理と同時に、より多彩な効果を生
み出すことができる画像処理が行えるようになる。

【００６８】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の形態
について図２、図３、図１１および図１２に基づいて説
明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前
記の実施の形態１の図面に示した構成と同一の機能を有
する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略す
る。

【００６９】本実施の形態の画像処理装置も、図２に示
す実施の形態１の画像処理装置と同じ構成を有している
が、プログラム用メモリ２に格納されているプログラム
の内容が異なっており、本実施の形態では、ユーザが選
択可能な複数の平滑化処理が用意されており、これらの
平滑化処理は、固定された領域内において、注目画素と
周囲画素との間の距離に応じて、注目画素もしくは周囲
画素が平滑化処理後の画素に与える重みを変化させるこ
とにより求まる。

【００７０】上記構成および図１１および図１２に示す
フローチャートに基づいて、本実施の形態に係る画像処
理装置１０による平滑化処理について説明する。

【００７１】図１１に示すように、本実施の形態におけ
る画像処理がスタートすると、まずスキャナ８等から入
力される画像データが入力画像用メモリ３に格納される
（Ｓ３１）。次に、どのような平滑化処理を行うかを、
選択入力キー５により選択する（Ｓ３２）。

【００７２】そして、Ｓ３３では上記で決まった特徴量
Ｐに応じて処理を分岐させる。例えば、特徴量Ｐが明度
Ｙ_i であればＳ３４に進み、特徴量Ｐが明度の分散Ｄ_i
であればＳ３５に進み、特徴量Ｐがエッジ強度Ｅ_i であ
ればＳ３６に進み、特徴量Ｐが色差Ｃ_i であればＳ３７
に進み、それぞれ平滑化処理を行う。上記Ｓ３４〜Ｓ３
７のいずれかの処理がなされた段階では、出力用画像メ
モリ４には、それぞれの平滑化処理が終了した画像が格
納されていることになる。

【００７３】上記Ｓ３４〜Ｓ３７における平滑化処理を
Ｓ３４の場合を例に説明する。Ｓ３４では、図１２に示
す平滑化処理のサブプログラムが起動する。

【００７４】まず、Ｓ４１およびＳ４２で座標（ｘ，
ｙ）＝（０，０）にして、この座標のときの画素を注目
画素ｉとして、輝度Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i を取り出す（Ｓ４
３）。

【００７５】次に、取り出した輝度Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i か
ら明度Ｙ_i を求める（Ｓ４４）。求めた明度Ｙ_i を特徴
量Ｐとして、重み付けパラメータＶｓを求める（Ｓ４
５）。

【００７６】求めた重み付けパラメータＶｓを用いて、
注目画素ｉおよび周囲画素ｊ_n の輝度の重み付け平均を
求め、出力画像用メモリ４に格納する（Ｓ４６）。

【００７７】次に、ｘに１を足して（Ｓ４７）、ｙ＝０
におけるＸ方向の画素全てに対して平滑化処理が完了し
ていなければ（Ｓ４８）、再びＳ４３に戻り、Ｓ４３〜
Ｓ４７までの処理を繰り返す。これによりｙ＝０におけ
るＸ方向の全画素（Ｘ個）の平滑化処理が行えることに
なる。

【００７８】また、Ｓ４８で、ｙ＝０におけるＸ方向の
全画素の平滑化処理を終えると、ｙに１を足して（Ｓ４
９）、Ｓ５０に進み、Ｙ方向にＹ個の画素の処理の平滑
化処理を終えるまで、Ｓ４２〜Ｓ４９の処理を繰り返
す。

【００７９】上記Ｓ３４における処理が全て終了する
と、入力画像メモリ３に格納されている全ての画像デー
タが、選択した平滑化処理が成された状態で出力用画像
メモリ４に格納されていることになる。

【００８０】上記処理においては、注目画素ｉと周囲画
素ｊ_n との距離Ｔ_jnに応じて、輝度Ｒ_j 、Ｇ_j 、Ｂ_j の
注目画素ｉに与える重み付けを変化させている。

【００８１】この平滑化処理の重み付け計算で使用する
重み付けパラメータＶｓは、注目画素ｉおよび周囲画素
ｊ_n から得られる画素の特徴量Ｐに対し、例えば、次式
を用いて求めるとよい。

【００８２】 Ｖｓ＝Ｔｏ／Ｐ …(13) Ｖｓ＝Ｐ／Ｔｄ …(14) （Ｔｏ、Ｔｄはいずれも特徴量の種類に応じた固定値） 式(10)の場合は特徴量Ｐの値が大きいほどＶｓが小さく
なり、逆に式(11)の場合は特徴量Ｐの値が大きいほどＶ
ｓが大きくなる。上記特徴量Ｐとしては、前記実施の形
態１で挙げた画素毎の明度Ｙ_i 、明度の分散Ｄ_i 、エッ
ジ強度Ｅ_i 、あらかじめ定めた色との色差Ｃ_i 等があ
る。

【００８３】そして、重み付け演算の具体的な計算方法
は、注目画素ｉに対して、周囲画素ｊ_n との距離Ｔ_j が
遠くなるほど該周囲画素ｊ_n の輝度Ｒ_jn、Ｇ_jn、Ｂ_jnの
影響が小さくなるように、輝度の平均値Ｒ_M 、Ｇ_M 、Ｂ
_M を求めている。

【００８４】例えば、輝度の平均値Ｒ_M は、次式で得ら
れる。

【００８５】

【数７】

【００８６】ただし、

【００８７】

【数８】

【００８８】である。上記の式を用いて、同様に輝度Ｇ
_M 、Ｂ_M も求めることができる。

【００８９】なお、上記では、距離関数としてチェス盤
距離を採用しており、以下で使用されるＴ_h は、チェス
盤距離におけるＴ_j の最大値を意味している。またこの
しきい値Ｔ_h の値は同一の処理に対しては常に固定であ
るものとする。

【００９０】上記式においては、パラメータＶｓが大き
いほど、平滑化処理後の注目画素ｉに与える平滑化処理
前の注目画素ｉの成分の比率が高くなり、平滑化の度合
が減少する。計算結果の平均値Ｒ_M 、Ｇ_M 、Ｂ_M が、平
滑化処理後の画素の輝度として出力画像用メモリ４に格
納される。

【００９１】本実施の形態の場合には、特徴量Ｐによっ
て、周囲画素ｊ_n の範囲を変化させるのではなく、上記
式(15)(16)から分かるように、周囲画素ｊ_n と注目画素
ｉとの距離に応じた重み付けの度合いを変化させるよう
にしており、注目画素ｉの特徴量Ｐが大きいときには、
例えば式(14)に基づいてパラメータＶｓが大きくなるよ
うにすることにより、周囲画素ｊ_n からの影響を小さく
することができる。このとき、逆に特徴量Ｐが小さけれ
ば、パラメータＶｓが小さくなり、周囲画素ｊ_n からの
影響が大きくなる。これにより、厳密には異なるが、上
記式(13)によって、実施の形態１において式(2）を用い
たときの効果と類似の効果を得ることができ、また、上
記式(14)によって、実施の形態１において式(1）を用い
たときと類似の効果を得ることができる。

【００９２】上記各実施の形態のように、注目画素ｉや
注目画素ｉの周囲画素ｊ_n の例えば輝度によって決まる
特徴量Ｐを用いて、注目画素ｉの平滑化処理を行う範囲
や重み付けを変化させることにより、特定の領域におけ
る平滑化の処理に軽重、あるいは、周囲画素の影響の及
ぶ領域の大小を意図的に変化させることが可能となる。
これにより、ユーザのイメージにより近い平滑化処理あ
るいは、新たなイメージを与える平滑化処理を実現する
ことができる。

【００９３】

【発明の効果】請求項１の発明に係る画像処理方法は、
以上のように、注目画素の画素データもしくは注目画素
および該注目画素の近傍画素の画素データから求められ
る複数種類の特徴量から任意の特徴量を選択し、注目画
素の前記選択した特徴量の大きさに応じて、上記周囲画
素の範囲を変化させる構成である。それゆえ、特徴量の
大きさに応じて、すなわち特徴の変化に応じて平滑化画
素の範囲を変化させ、入力画像のイメージを残しつつ特
徴量に応じて新たな印象を与える画像を作成できる。例
えば、特徴量が大きくなるほど、平滑化画素の範囲を広
くするあるいは狭くするといった処理を行わせることに
より、平滑化処理後の画素に与える注目画素自身の画素
データの割合が大きくなったり小さくなったりする。つ
まり、注目画素の持つ特徴を意図的に強めたりあるいは
弱めたりするといった効果を得ることができる。また、
上記特徴量は複数のなかから選択可能であるので、１つ
の入力画像に対して様々な印象の複数の平滑化処理画像
を得ることができるという効果を奏する。

【００９４】また、請求項２の発明に係る画像処理方法
は、以上のように、注目画素の画素データもしくは注目
画素および該注目画素の近傍画素の画素データから求め
られる複数種類の特徴量から任意の特徴量を選択し、注
目画素の前記選択した特徴量の大きさに応じて、注目画
素の画素データと上記周囲画素の画素データとが平滑化
処理後の画素データに与える重み付けの割合を変化させ
る構成である。それゆえ、特徴量の大きさに応じて、す
なわち特徴の変化に応じて周囲画素の画素データが与え
る重み付けの割合を変化させ、入力画像のイメージを残
しつつ特徴量に応じて新たな印象を与える画像を作成で
きる。例えば、特徴量が大きくなるほど、周囲画素の重
み付けの割合を低くするあるいは高くするといった処理
を行わせることにより、平滑化処理後の画素に与える注
目画素自身の画素データの割合が大きくなったり小さく
なったりする。この結果、請求項１と良く似た効果、つ
まり注目画素の持つ特徴を意図的に強めたりあるいは弱
めたりするといった効果を得ることができる。また、上
記構成においても、特徴量は複数のなかから選択可能で
あるので、１つの入力画像に対して様々な印象の複数の
平滑化処理画像を得ることができるという効果を奏す
る。

【００９５】また、請求項３の発明に係る画像処理装置
は、以上のように、注目画素の画素データもしくは注目
画素および該注目画素の近傍画素の画素データから注目
画素の特徴量を計算する特徴量算出手段と、平滑化処理
に用いる特徴量を選択する特徴量選択手段と、選択され
た特徴量の値に応じて、該注目画素の周囲画素の範囲を
変えるように制御する平滑化処理手段とが設けられてい
る構成である。それゆえ、特徴量という画素が元々有す
るデータによって、平滑化処理の範囲を変えることによ
り、入力画像のイメージを損なうことなく、新たな印象
を与える平滑化処理を行うことができるという効果を奏
する。特徴量は、ユーザが強めたいあるいは弱めたいイ
メージに応じて選択が可能である。

【００９６】また、請求項４の発明に係る画像処理装置
は、以上のように、注目画素の画素データもしくは注目
画素および該注目画素の近傍画素の画素データから注目
画素の特徴量を計算する特徴量算出手段と、平滑化処理
に用いる特徴量を選択する特徴量選択手段と、選択され
た特徴量の値に応じて、注目画素の画素データと該注目
画素の周囲画素の画素データとが平滑化処理後の画素の
画素データに与える重み付けを変化させる平滑化処理手
段とが設けられている構成である。それゆえ、請求項３
の発明と同様に、入力画像のイメージを損なうことな
く、新たな印象を与える平滑化処理を行うことができる
という効果を奏する。

【００９７】請求項５の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、請求項３または４の構成に加えて、上記特
徴量算出手段は、少なくとも上記特徴量の一つとして、
注目画素と近傍画素とにおける輝度に基づいて注目画素
および近傍画素の明度の分散を算出する構成である。そ
れゆえ、請求項３または４の構成による効果に加えて、
ユーザが明度の分散のイメージを残したい、あるいは逆
に除去したいような場合に応じて、全体的な明度の分散
のイメージを変化させることができるという効果を奏す
る。

【００９８】請求項６の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、請求項３または４の構成に加えて、上記特
徴量算出手段は、少なくとも上記特徴量の一つとして、
注目画素と近傍画素とにおける輝度に基づいて求めた注
目画素と近傍画素とを含む領域のエッジ強度を算出する
構成である。それゆえ、請求項３または４の構成による
効果に加えて、エッジの有無を対象として、元の画像の
イメージを保ちつつ、エッジを曖昧にしたり残したりと
いった処理ができるという効果を奏する。

【００９９】請求項７の発明に係る画像処理装置は、以
上のように、請求項３または４の構成に加えて、上記特
徴量算出手段は、少なくとも上記特徴量の一つとして、
注目画素の色と任意に設定可能な色との色差を算出する
構成である。それゆえ、請求項３または４の構成による
効果に加えて、目的とする領域の色に併せて、色を定め
ることにより、画像全体のイメージを保ちつつ、色に依
存する特定の領域に対して平滑化処理の程度を変化させ
ることが可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る画像処理の流れを
示すフローチャートである。

【図２】本発明に係る画像処理装置の構成を示す機能ブ
ロック図である。

【図３】注目画素に対する８近傍画素と、８近傍画素の
明度との対応を示す説明図である。

【図４】注目画素からのユークリッド距離Ｔ_h が３以下
となる周囲画素とその領域を示す図である。

【図５】注目画素からの市街区距離Ｔ_h が３以下となる
周囲画素とその領域を示す図である。

【図６】注目画素からのチェス盤距離Ｔ_h が３以下とな
る周囲画素とその領域を示す示す図である。

【図７】ある条件において、注目画素と周囲画素との距
離Ｔ_h が３以下となる周囲画素とその領域の一例を示す
図である。

【図８】ある条件において、注目画素と周囲画素との距
離Ｔ_h が３以下となる周囲画素とその領域の他の例を示
す図である。

【図９】図１におけるＳ４の平滑化処理の詳細を示すフ
ローチャートである。

【図１０】図９におけるＳ１６の周囲画素を求める処理
の詳細を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の他の実施の形態に係る画像処理の流
れを示すフローチャートである。

【図１２】図１１におけるＳ３４の平滑化処理の詳細を
示すフローチャートである。

【符号の説明】 １ 制御部（特徴量算出手段・平滑化処理手段） ２ プログラム用メモリ（特徴量算出手段・平滑化処
理手段） ５ 選択入力キー（特徴量選択手段） Ｒ_i 、Ｇ_i 、Ｂ_i 輝度（画素データ） ｉ 注目画素 ｊ_n 周囲画素 ｋ 近傍画素 Ｙ_i 明度 Ｄ_i 明度の分散 Ｅ_i エッジ強度 Ｃ_i 色差

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像に対し、注目画素の画素データと
   該注目画素の周囲画素の各画素データとに基づいて該注
   目画素の平滑化処理を行う画像処理方法において、 注目画素の画素データもしくは注目画素および該注目画
   素の近傍画素の画素データから求められる複数種類の特
   徴量から任意の特徴量を選択し、注目画素の前記選択し
   た特徴量の大きさに応じて、上記周囲画素の範囲を変化
   させることを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】入力画像に対し、注目画素の画素データと
   該注目画素の周囲画素の各画素データとに基づいて該注
   目画素の平滑化処理を行う画像処理方法において、 注目画素の画素データもしくは注目画素および該注目画
   素の近傍画素の画素データから求められる複数種類の特
   徴量から任意の特徴量を選択し、注目画素の前記選択し
   た特徴量の大きさに応じて、注目画素の画素データと上
   記周囲画素の画素データとが平滑化処理後の画素データ
   に与える重み付けの割合を変化させることを特徴とする
   画像処理方法。
3. 【請求項３】入力画像に対し、注目画素の画素データと
   該注目画素の周囲画素の各画素データとに基づいて該注
   目画素の平滑化処理を行う画像処理装置において、 注目画素の画素データもしくは注目画素および該注目画
   素の近傍画素の画素データから注目画素の特徴量を計算
   する特徴量算出手段と、 平滑化処理に用いる特徴量を選択する特徴量選択手段
   と、 選択された特徴量の値に応じて、上記周囲画素の範囲を
   変えるように制御する平滑化処理手段とが設けられてい
   ることを特徴とする画像処理装置。
4. 【請求項４】入力画像に対し、注目画素の画素データと
   該注目画素の周囲画素の各画素データとに基づいて該注
   目画素の平滑化処理を行う画像処理装置において、 注目画素の画素データもしくは注目画素および該注目画
   素の近傍画素の画素データから注目画素の特徴量を計算
   する特徴量算出手段と、 平滑化処理に用いる特徴量を選択する特徴量選択手段
   と、 選択された特徴量の値に応じて、注目画素の画素データ
   と上記周囲画素の画素データとが平滑化処理後の画素の
   画素データに与える重み付けを変化させる平滑化処理手
   段とが設けられていることを特徴とする画像処理装置。
5. 【請求項５】上記特徴量算出手段は、少なくとも上記特
   徴量の一つとして、注目画素と近傍画素とにおける輝度
   に基づいて注目画素および近傍画素の明度の分散を算出
   することを特徴とする請求項３または４に記載の画像処
   理装置。
6. 【請求項６】上記特徴量算出手段は、少なくとも上記特
   徴量の一つとして、注目画素と近傍画素とにおける輝度
   に基づいて求めた注目画素と近傍画素とを含む領域のエ
   ッジ強度を算出することを特徴とする請求項３または４
   に記載の画像処理装置。
7. 【請求項７】上記特徴量算出手段は、少なくとも上記特
   徴量の一つとして、注目画素の色と任意に設定可能な色
   との色差を算出することを特徴とする請求項３または４
   に記載の画像処理装置。