JPH1084481A - 画像の階調補間方法及び装置、並びに、その処理を実行するためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平均化処理を行なわずに多階調画像の階調ジ
ャンプを解消する。 【解決手段】 階調変換特性に画像データが取り得るす
べての画像レベルを入力し、その出力データから、階調
変換後の画像に含まれる階調ジャンプを検出する。そし
て、多階調画像から、階調補間の対象領域の輪郭を示す
Ａタイプの輪郭線とＢタイプの輪郭線をそれぞれ求め
る。次に、ＡタイプとＢタイプの輪郭線の相互の包含関
係を判断することによって対象領域を検出し、対象領域
の輪郭を示す少なくとも１組の輪郭線セットを抽出す
る。さらに、対象領域内において、Ａタイプの輪郭線と
Ｂタイプの輪郭線との間を（Ｎ＋１）個の区分領域に区
分し、（Ｎ＋１）個の区分領域の中のＮ個の区分領域に
Ｎ個の中間画像レベルを順次割り当てる。

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、多階調画像の階
調を補間する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを用いた画像処理の一種と
して、多階調画像に対する種々の階調変換が行なわれ
る。この際、多階調画像の階調変換に伴って階調のジャ
ンプが発生するという問題がある。「階調のジャンプ」
とは、隣接する領域の画像レベルが階段状に変化して、
少なくとも１つの画像レベルが抜けている現象を言う。
このような階調のジャンプを肉眼で観察すると、擬似的
な輪郭として見えることがある。すなわち、元の画像に
は輪郭が存在していなかったにも係わらず、階調のジャ
ンプのために、あたかも輪郭が存在するように見えてし
まう、という不具合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、このような階
調のジャンプが存在した場合に、画素データを平均化す
ることによって階調ジャンプを緩和していた。しかし、
画素データの平均化処理を行なうと、画像がボケてしま
うという問題があった。

【０００４】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、平均化処理を行
なわずに多階調画像の階調ジャンプを解消する技術を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第１の発明
は、多階調画像の階調ジャンプを補間する方法であっ
て、（ａ）多階調画像を表わす多階調画像データの階調
を変換することによって、階調変換画像データを生成す
る工程と、（ｂ）前記階調変換画像データに含まれる画
像レベルの中で、中間に階調ジャンプが存在する第１と
第２の画像レベルを特定する工程と、（ｃ）前記階調変
換画像データを処理することによって、前記第１の画像
レベルを有する領域と前記第１の画像レベル未満の画像
レベルを有する他の領域との境界を示すＡタイプの輪郭
線を表わす第１の輪郭データを求める工程と、（ｄ）前
記階調変換画像データを処理することによって、前記第
１の画像レベルを有する領域と前記第２の画像レベル以
上の画像レベルを有する他の領域との境界を示すＢタイ
プの輪郭線を表わす第２の輪郭データを求める工程と、
（ｅ）前記第１と第２の輪郭データに基づいて前記Ａタ
イプとＢタイプの輪郭線の相互の包含関係を判断するこ
とによって、前記第１の画像レベルを有する領域の中で
前記第２の画像レベルを有する画像領域に隣接する領域
を階調補間の対象領域として検出し、前記対象領域の輪
郭を示す少なくとも１組の輪郭線セットを前記Ａタイプ
とＢタイプの輪郭線の中から抽出する工程と、（ｆ）前
記対象領域内において、前記１組の輪郭線セットの中の
前記Ａタイプの輪郭線と前記Ｂタイプの輪郭線との間を
（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の区分領域に区分
し、前記（Ｎ＋１）個の区分領域の中で前記第２の画像
レベルの画像領域に近いＮ個の区分領域に前記Ｎ個の中
間画像レベルを順次割り当てる工程と、を備える。

【０００６】第１の発明によれば、階調変換後の階調変
換データに含まれる画像レベルの中で階調ジャンプが存
在する第１と第２の画像レベルを特定することによっ
て、階調補間の対象とする第１と第２の画像レベルを決
定することができる。また、この第１と第２の画像レベ
ルに関連して求められるＡタイプとＢタイプの輪郭線の
中から、階調補間の対象領域を抽出し、この対象領域を
（Ｎ＋１）個の区分領域に区分して、Ｎ個の中間画像レ
ベルを順次割り当てている。従って、画素データの平均
化処理を行なうことなく、対象領域の階調を補間するこ
とができる。

【０００７】上記第１の発明において、前記工程（ｂ）
は、前記工程（ａ）における階調変換特性を用いて、前
記多階調画像データが取り得るすべての画像レベルを変
換することによって、各画像レベルの変換後のデータで
構成される全レベル変換データを生成する工程と、前記
全レベル変換データに存在する階調ジャンプを検出する
とともに、前記階調ジャンプを挟む下側および上側の画
像レベルを、前記第１の画像レベルおよび前記第２の画
像レベルとしてそれぞれ決定する工程と、を含む、こと
が好ましい。

【０００８】こうすれば、階調変換画像データ自身を調
べることなく、全レベル変換データを調べるだけで、階
調補間の対象となる第１と第２の画像レベルを特定する
ことができる。

【０００９】上記第１の発明において、前記工程（ｆ）
は、前記対象領域内の各画素の画像レベルを、数式１に
従って決定することによって、前記（Ｎ＋１）個の区分
領域を形成する工程を備えることが好ましい。

【００１０】数式１に従って各画素の画像レベル（すな
わち画素データ）を決定すれば、対象領域が、互いに異
なる画像レベルを有する（Ｎ＋１）個の区分領域に実質
的に区分される。すなわち、（Ｎ＋１）個の区分領域の
間の境界線（中間輪郭線）を設定せずに、対象領域の階
調補間を実現することができる。

【００１１】あるいは、上記第１の発明において、前記
工程（ｆ）は、（ｆ１）前記対象領域内において、前記
１組の輪郭線セットの中の前記Ａタイプの輪郭線への最
短距離と、前記Ｂタイプの輪郭線への最短距離とが所定
の関係を有する位置にＮ本の中間輪郭線が作成されるよ
うに前記（Ｎ＋１）個の区分領域を形成する工程を備え
ることが好ましい。

【００１２】ここで、「Ｎ本の中間輪郭線が作成される
ように」とは、実際に中間輪郭線を作成する場合に限ら
ず、（Ｎ＋１）個の区分領域を形成することによって仮
想的な中間輪郭線が形成される場合も含んでいる。

【００１３】なお、前記所定の関係を有する位置は、前
記１組の輪郭線セットの中の前記Ａタイプの輪郭線への
最短距離と、前記Ｂタイプの輪郭線への最短距離とがｍ
対ｎ（ｍ，ｎは１以上Ｎ以下の整数で、ｍ，ｎのＮ個の
組み合わせはｍ＋ｎ＝Ｎ＋１を満足する）の関係にある
位置であることがことが好ましい。

【００１４】こうすれば、２種類の最短距離の関係がｍ
対ｎの関係にある位置におけるＮ本の中間輪郭線で、対
象領域を（Ｎ＋１）個の区分領域に区分することができ
る。

【００１５】前記工程（ｅ）は、（ｅ１）前記Ａタイプ
の輪郭線を、その内部領域が前記第１の画像レベル以上
の画像レベルを有するＡ＋タイプの輪郭線と、その内部
領域が前記第１の画像レベル未満の画像レベルを有する
Ａ−タイプの輪郭線とに分類する工程と、（ｅ２）前記
Ｂタイプの輪郭線を、その内部領域が前記第２の画像レ
ベル以上の画像レベルを有するＢ＋タイプの輪郭線と、
その内部領域が前記第２の画像レベル未満の画像レベル
を有するＢ−タイプの輪郭線とに分類する工程と、（ｅ
３）少なくとも前記Ａ＋タイプの輪郭線と前記Ｂ＋タイ
プの輪郭線とに挟まれた領域と、前記Ｂ−タイプの輪郭
線と前記Ａ−タイプの輪郭線とに挟まれた領域と、の少
なくとも一方を前記対象領域として検出する工程と、を
備えることが好ましい。

【００１６】このように輪郭線を分類することによっ
て、「第１の画像レベルを有する領域の中で第２の画像
レベルを有する画像領域に隣接する領域」である対象領
域を検出することが可能である。

【００１７】上記第１の発明において、さらに、（ｇ）
前記（Ｎ＋１）個の区分領域の境界に存在するＮ本の中
間輪郭線を抽出する工程と、（ｈ）前記Ｎ本の中間輪郭
線にゆらぎを付加する工程と、を備えることが好まし
い。

【００１８】こうして、中間輪郭線のゆらぎの程度を、
元のＡタイプの輪郭線やＢタイプの輪郭線のゆらぎの程
度と調和させることによって、より自然な多階調画像を
得ることが可能である。

【００１９】上記第１の発明において、さらに、前記工
程（ｃ）の前に、前記多階調画像領域を拡大する工程を
備えることが好ましい。

【００２０】こうすれば、対象領域が比較的小さな場合
にも、その階調を滑らかに補間することができる。

【００２１】第２の発明は、多階調画像の階調ジャンプ
を補間する装置であって、多階調画像を表わす多階調画
像データの階調を変換することによって、階調変換画像
データを生成する階調変換手段と、前記階調変換画像デ
ータに含まれる画像レベルの中で、中間に階調ジャンプ
が存在する第１と第２の画像レベルを特定する補間階調
検出手段と、前記階調変換画像データを処理することに
よって、前記第１の画像レベルを有する領域と前記第１
の画像レベル未満の画像レベルを有する他の領域との境
界を示すＡタイプの輪郭線を表わす第１の輪郭データを
求めるとともに、前記階調変換画像データを処理するこ
とによって、前記第１の画像レベルを有する領域と前記
第２の画像レベル以上の画像レベルを有する他の領域と
の境界を示すＢタイプの輪郭線を表わす第２の輪郭デー
タを求める輪郭線検出手段と、前記第１と第２の輪郭デ
ータに基づいて前記ＡタイプとＢタイプの輪郭線の相互
の包含関係を判断することによって、前記第１の画像レ
ベルを有する領域の中で前記第２の画像レベルを有する
画像領域に隣接する領域を階調補間の対象領域として検
出し、前記対象領域の輪郭を示す少なくとも１組の輪郭
線セットを前記ＡタイプとＢタイプの輪郭線の中から抽
出する対象輪郭線抽出手段と、前記対象領域内におい
て、前記１組の輪郭線セットの中の前記Ａタイプの輪郭
線と前記Ｂタイプの輪郭線との間を（Ｎ＋１）個（Ｎは
１以上の整数）の区分領域に区分し、前記（Ｎ＋１）個
の区分領域の中で前記第２の画像レベルの画像領域に近
いＮ個の区分領域に前記Ｎ個の中間画像レベルを順次割
り当てる補間手段と、を備える。

【００２２】第３の発明は、多階調画像の階調ジャンプ
を補間するためのコンピュータプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、多階調画
像を表わす多階調画像データの階調を変換することによ
って、階調変換画像データを生成する階調変換機能と、
前記階調変換画像データに含まれる画像レベルの中で、
中間に階調ジャンプが存在する第１と第２の画像レベル
を特定する補間階調検出機能と、前記階調変換画像デー
タを処理することによって、前記第１の画像レベルを有
する領域と前記第１の画像レベル未満の画像レベルを有
する他の領域との境界を示すＡタイプの輪郭線を表わす
第１の輪郭データを求めるとともに、前記階調変換画像
データを処理することによって、前記第１の画像レベル
を有する領域と前記第２の画像レベル以上の画像レベル
を有する他の領域との境界を示すＢタイプの輪郭線を表
わす第２の輪郭データを求める輪郭線検出機能と、前記
第１と第２の輪郭データに基づいて前記ＡタイプとＢタ
イプの輪郭線の相互の包含関係を判断することによっ
て、前記第１の画像レベルを有する領域の中で前記第２
の画像レベルを有する画像領域に隣接する領域を階調補
間の対象領域として検出し、前記対象領域の輪郭を示す
少なくとも１組の輪郭線セットを前記ＡタイプとＢタイ
プの輪郭線の中から抽出する対象輪郭線抽出機能と、前
記対象領域内において、前記１組の輪郭線セットの中の
前記Ａタイプの輪郭線と前記Ｂタイプの輪郭線との間を
（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の区分領域に区分
し、前記（Ｎ＋１）個の区分領域の中で前記第２の画像
レベルの画像領域に近いＮ個の区分領域に前記Ｎ個の中
間画像レベルを順次割り当てる補間機能と、をコンピュ
ータに実現させるためのコンピュータプログラムを記録
したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

【００２３】第２および第３の発明によっても、第１の
発明と同様に、階調補間の対象とする第１と第２の画像
レベルを決定することができる、また、画素データの平
均化処理を行なうことなく対象領域の階調を補間するこ
とができる。

【００２４】

【発明の他の態様】この発明は、以下のような他の態様
も含んでいる。第１の態様は、コンピュータシステムの
マイクロプロセッサによって実行されることによって、
上記の発明の各工程または各手段を実現するコンピュー
タプログラムを通信経路を介して供給するプログラム供
給装置である。

【００２５】

【発明の実施の形態】

Ａ．階調補間方法の概要：次に、本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。図１は、この発明による階調
補間方法の概要を示す説明図である。図１（ａ）は、多
階調画像と、その画像レベルの変化を示している。この
多階調画像は、３つの領域Ｒ１〜Ｒ３に区分されてい
る。この例では、図示の便宜上、各領域の輪郭が矩形で
表わされているが、一般の画像では、輪郭は任意の形状
を有していてもよい。輪郭が矩形以外の任意の形状を有
する場合にも、以下の処理は同じである。

【００２６】図１（ａ）の下部に示すように、領域Ｒ２
はＡレベル、領域Ｒ３はＢレベルの領域である。Ａレベ
ルとＢレベルの間には、階調ジャンプが存在する。この
実施例では、まず、図１（ａ）のような多階調画像か
ら、図１（ｂ）のような各領域Ｒ１〜Ｒ３の輪郭を表わ
す輪郭線Ｌ１〜Ｌ３を検出する。そして、これらの輪郭
線Ｌ１〜Ｌ３の中から、Ａレベルを有し、かつ、Ｂレベ
ルの領域に隣接する領域Ｒ２を階調補間の対象領域とし
て認識し、この対象領域Ｒ２と他の領域との境界を示す
輪郭線セット｛Ｌ２，Ｌ３｝を抽出する。輪郭線Ｌ２
は、Ａレベルの領域Ｒ２と、Ａレベル未満の画像レベル
の領域Ｒ１との境界を示す輪郭線（「Ａタイプの輪郭
線」と呼ぶ）である。また、輪郭線Ｌ３は、Ａレベルの
領域Ｒ２と、Ｂレベル以上の画像レベルの領域Ｒ３との
境界を示す輪郭線（「Ｂタイプの輪郭線」と呼ぶ）であ
る。このような２つのタイプの輪郭線で囲まれた領域Ｒ
２が、階調レベル（画像レベル）の補間の対象となる対
象領域となる。

【００２７】この対象領域Ｒ２の内部において、Ａタイ
プの輪郭線Ｌ２からの最短距離と、Ｂタイプの輪郭線Ｌ
３からの最短距離が等しい位置に、中間輪郭線Ｌint が
形成されるように、対象領域Ｒ２が２つの区分領域Ｒ２
ａ，Ｒ２ｂに区分される（図１（ｂ））。なお、後で詳
述するように、この実施例では、中間輪郭線Ｌint は実
際には形成されず、各区分領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ内の各画
素の画像レベルを決定することによって、仮想的な中間
輪郭線Ｌint が形成されるだけである。

【００２８】これらの２つの区分領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの
中で、Ｂレベルの領域Ｒ３に近い側の区分領域Ｒ２ｂの
各画素に対しては、図１（ｃ）に示すように、Ａレベル
とＢレベルの中間的な画像レベル（Ｍレベル）が割り当
てられる。図１（ａ）の元の多階調画像と比較すれば解
るように、図１（ｃ）の多階調画像では、階調ジャンプ
が緩和されている。図１に示す処理は、画素データ（画
像データ）の平均化処理を含まないので、画像をボカス
ことなく多階調画像の階調ジャンプを解消することがで
きる。

【００２９】ところで、一般の多階調画像では、Ａレベ
ルを有する対象領域Ｒ２を囲むような輪郭線セット｛Ｌ
２，Ｌ３｝を抽出することは必ずしも容易ではない。そ
こで、この実施例では、後述するように、多階調画像の
複数の輪郭線を複数のタイプ（Ａ＋，Ａ−，Ｂ＋，Ｂ−
の各タイプ）に分類し、かつ、各輪郭線の包含関係を判
断することによって、対象領域と他の画像領域との境界
を表わす少なくとも１組の輪郭線セットを抽出してい
る。そして、各組の輪郭線セットで囲まれる対象領域に
対して、図１に示すような処理を行なうことによって、
階調の補間を行なっている。

【００３０】図２は、複数階調の補間方法の概要を示す
説明図である。図２（ａ）では、領域Ｒ２の画像レベル
（Ａレベル）と領域Ｒ３の画像レベル（Ｂレベル）との
中間に、複数（具体的には２つ）の階調のジャンプがあ
る。すなわち、Ｂ＝Ａ＋３である。そこで、図２（ｂ）
の工程では、Ａレベルである対象領域Ｒ２を取り囲む２
つの輪郭線Ｌ２，Ｌ３からの最短距離の比が、１：２お
よび２：１の位置に中間輪郭線Ｌint1，Ｌint2が生成さ
れるように、対象領域Ｒ２を３つの区分領域Ｒ２ａ〜Ｒ
２ｃに区分する。図２（ｃ）に示されているように、Ｂ
レベルの領域Ｒ３に近い側の区分領域Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃ
に、中間的な画像レベルＭ１，Ｍ２がそれぞれ割り当て
られる。

【００３１】なお、一般に、ＡレベルとＢレベルの間に
Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の中間画像レベルＭ₁ 〜Ｍ_N
を補間する場合には、Ａレベルである対象領域Ｒ２を囲
む輪郭線セット｛Ｌ２，Ｌ３｝の中で、Ａタイプの輪郭
線Ｌ２への最短距離とＢタイプの輪郭線Ｌ３への最短距
離がｍ対ｎ（ｍ，ｎは１以上Ｎ以下の整数で、ｍ，ｎの
Ｎ個の組み合わせはｍ＋ｎ＝Ｎ＋１を満足する）となる
位置にＮ本の中間輪郭線を設定することができる。この
とき、Ｎ本の中間輪郭線により区切られた（Ｎ＋１）個
の区分領域の内で、Ｂレベルの領域に近い側からＮ個の
区分領域に、Ｎ個の中間画像レベルを大きさ順に割り当
てる。こうすれば、図２（ｃ）に示すように、階調ジャ
ンプが解消された滑らかな画像を得ることができる。

【００３２】以下では、図１の例のように、対象領域を
２つの区分領域に区分する場合について説明する。しか
し、対象領域を（Ｎ＋１）個の区分領域に区分する場合
に以下の説明を拡張することは容易であろう。

【００３３】なお、以下の説明では、Ａレベルを示すデ
ータを「アンダマーカＭｄ」と呼び、また、Ｂレベルを
示すデータを「アッパーマーカＭｕ」と呼ぶ。アンダマ
ーカＭｄは、階調補間の対象となる２つの画像レベル
（ＡレベルおよびＢレベル）の下側のレベルＡを示すマ
ーカであり、アッパーマーカＭｕは上側のレベルＢを示
すマーカであると言うことができる。

【００３４】Ｂ．装置の構成：図３は、この発明の実施
例を適用して多階調画像の階調補間を行なうためのコン
ピュータシステムを示すブロック図である。このコンピ
ュータシステムは、ＣＰＵ１０と、バスライン１２とを
備えている。バスライン１２には、ＲＯＭ１４と、ＲＡ
Ｍ１６とが接続されており、また、入出力インタフェイ
ス４０を介してキーボード３０と、マウス３２と、デジ
タイザ３４と、カラーＣＲＴ３６と、磁気ディスク３８
とが接続されている。

【００３５】ＲＡＭ１６には、階調変換手段１００と、
補間階調検出手段１０２と、対象領域検出手段４２と、
階調補間手段４４と、ゆらぎ検出手段４６と、ゆらぎ付
加手段４８とを実現するアプリケーションプログラムが
格納されている。

【００３６】図４は、手段１００，１０２，４２，４４
の内部構成を示す機能ブロック図である。階調変換手段
１００は、画像入力部５０から多階調画像データを受け
取り、この多階調画像データを階調変換して、階調変換
画像データを生成する。補間階調検出手段１０２は、階
調変換画像データに含まれる階調ジャンプと、各階調ジ
ャンプの下側および上側の画像レベルを特定する。対象
領域検出手段４２は、階調補間の対象領域を検出する。
具体的には、階調ジャンプを含む対象領域を取り囲む輪
郭線セットを抽出する。階調補間手段４４は、各対象領
域について階調補間を実行する。階調補間された多階調
画像は、画像出力部５２から出力される。画像入力部５
０としては、例えば読取りスキャナを使用できる。ま
た、画像出力部５２としては、カラーＣＲＴ３６やカラ
ープリンタ等を使用できる。また入出力を磁気ディスク
３８とすることもできる。

【００３７】階調変換手段１００は、ヒストグラム変更
部１１２と、ヒストグラム１１４と、ルックアップテー
ブル１１６とを含んでいる。補間階調検出手段１０２
は、欠落階調検出部１２０と、階調参照テーブル１２２
と、アッパーマーカ１２４と、アンダーマーカ１２６と
を含んでいる。対象領域検出手段４２は、階調輪郭線検
出部６０と、階調輪郭線データメモリ６２と、対象輪郭
線抽出部６４と、輪郭線ループバッファ６６とを含んで
いる。また、階調補間手段４４は、距離計算部７０と、
画素値演算部７２とを含んでいる。これらの各部の機能
については後述する。

【００３８】なお、上記の各手段や各部の機能を実現す
るソフトウェアプログラム（アプリケーションプログラ
ム）は、フロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の携帯型の
記憶媒体（可搬型の記憶媒体）からコンピュータのメイ
ンメモリまたは外部記憶装置に転送される。あるいは、
通信経路を介してプログラム供給装置からコンピュータ
に供給するようにしてもよい。

【００３９】この明細書において、コンピュータとは、
ハードウェア装置とオペレーションシステムとを含む概
念であり、オペレーションシステムの制御の下で動作す
るハードウェア装置を意味している。また、オペレーシ
ョンシステムが不要でアプリケーションプログラム単独
でハードウェア装置を動作させるような場合には、その
ハードウェア装置自体がコンピュータに相当する。ハー
ドウェア装置は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記
録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取る
ための手段とを少なくとも備えている。コンピュータプ
ログラムは、このようなコンピュータに、上述の各手段
の機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。な
お、上述の機能の一部は、アプリケーションプログラム
でなく、オペレーションシステムによって実現されてい
ても良い。

【００４０】なお、この発明における「記録媒体」とし
ては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気デ
ィスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカー
ド、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピ
ュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）
および外部記憶装置等の、コンピュータが読取り可能な
種々の媒体を利用できる。

【００４１】Ｃ．実施例の処理内容：図５は、実施例に
おける処理手順を示すフローチャートである。ステップ
Ｔ１において、画像入力部５０が多階調画像データの入
力処理を行ない、ステップＴ２では、階調変換手段１０
０（図４）が階調変換処理を行なう。

【００４２】図６は、階調変換処理の一種としてのヒス
トグラムを用いたコントラスト補正と、その後の階調補
間の内容を示す説明図である。図６（ａ）は、元の多階
調画像データのヒストグラムを示している。このヒスト
グラムは、階調変換手段１００内のヒストグラム１１４
として記憶されているものである。ユーザは、図６
（ａ）に示す原多階調画像データのヒストグラム上で、
階調変換の対象範囲の最暗点ＶｌｓをＶｌｄに変換し、
最明点ＶｈｓをＶｈｄに変換することを指定する。階調
変換手段１００は、この指定に応じて、多階調画像デー
タを階調変換するためのルックアップテーブル１１６を
作成する。なお、ルックアップテーブル１１６によって
表わされる階調変換特性は、例えば次の数式２によって
与えられる。

【００４３】

【数２】

【００４４】ここで、Ｖｓは変換前の画素値、Ｖｄは変
換後の画素値、Ｖｈｓ，Ｖｌｓは変換前の最明点と最暗
点、Ｖｈｄ，Ｖｌｄは変換後の最明点と最暗点である。

【００４５】数式２は、最明点と最暗点のあいだを直線
的に補間する変換特性を示している。もちろん、直線補
間以外の任意の変換特性をルックアップテーブル１１６
によって表わすことが可能である。なお、階調変換を行
なう手段としては、ルックアップテーブル以外のものを
利用することも可能である。例えば、階調変換特性を表
わす関数をルックアップテーブルの代わりに使用しても
よい。但し、ルックアップテーブルを用いると、階調変
換を高速に行なうことができるという利点がある。

【００４６】図６（ａ）に示す原多階調画像データに対
してこのような階調変換を行なうと、図６（ｂ）に示す
ような階調変換画像データが得られる。この階調変換画
像データには、階調ジャンプが存在する。そこで、図５
に示す手段１０２，４２，４４は、階調補間を行なっ
て、図６（ｃ）に示すように階調が補間された多階調画
像データを作成する。

【００４７】図７は、ヒストグラムを用いたコントラス
ト補正の他の例を示す説明図である。この例では、図７
（ａ）に示す原多階調画像データのヒストグラムの一部
分において、コントラスト補正の対象範囲の最明点Ｖｈ
ｓと最暗点Ｖｌｓを指定している。従って、この最明点
Ｖｈｓと最暗点Ｖｌｓの間の画素値Ｖｓのみがルックア
ップテーブルによって変換される。この時、図７（ｃ）
に示すように、階調補間は、階調変換後の最明点Ｖｈｄ
と最暗点Ｖｌｓの間についてのみ実行するようにしても
よい。

【００４８】図４に示す階調変換手段１００は、上述の
ようなコントラスト補正の他に、ヒストグラムの平滑化
と呼ばれる処理を行なうことができる。図８は、ヒスト
グラム変更部１１２（図４）によって行なわれるヒスト
グラムの平滑化処理の結果と、その後の階調補間の内容
を示す説明図である。ヒストグラムの平滑化処理とは、
各画像レベルにおける画素値の割当てを予め決定してお
き、この割当てに従って各画素に画素値を割り当ててい
く処理である。割当ての方法はいくつか考えられるが、
例えば上（あるいは下）の濃度から順に画素をうめてゆ
き、割当て数をオーバーするときは、次の濃度に繰り越
すか、次の濃度の割当て数を借り入れする方法や、オー
バーする画素をランダムに分割して割当ての帳尻を合わ
せる方法がある。帳尻を合わせない場合には階調の飛び
が生じる。図８（ｂ）は、平滑化処理の結果として得ら
れた階調変換画像データを示している。この階調変換画
像データにも階調ジャンプが存在するので、図６（ｃ）
に示すように階調を補間する。なお、割当て数が同じ変
換をヒストグラムの平均化と呼ぶこともある。

【００４９】以下では、ルックアップテーブル１１６を
用いた階調補間によって得られた階調変換画像データの
階調ジャンプを補間する場合について説明する。但し、
階調変換処理として、ヒストグラム変更部１１２によっ
て行なわれるヒストグラムの平滑化処理を行なう場合に
ついても、ほぼ同様に階調補間を行なうことが可能であ
る。

【００５０】図５のステップＴ３では、補間階調検出手
段１０２の初期化処理が行なわれる。この初期化処理で
は、アンダーマーカＭｄとアッパーマーカＭｕがそれぞ
れ０に初期化され、また、階調参照テーブル１２２の配
列table[]のすべての要素も０に初期化される。なお、
階調参照テーブル１２２は、そのアドレスが階調値を示
す一次元の配列である。

【００５１】図５のステップＴ４では、階調参照テーブ
ル１２２が作成される。図９は、階調参照テーブル１２
２の作成処理の内容を示す説明図である。階調参照テー
ブル１２２の作成処理では、多階調画像データが取り得
るすべての画像レベル（８ビットデータの場合には０〜
２５５）をテストデータとしてルックアップテーブル１
１６に入力する。そして、ルックアップテーブル１１６
から出力されたレベルの配列位置には、出力が得られた
ことを示すフラグ（図９では「* 」で示されている）が
階調参照テーブル１２２に登録される。「NULL」と書か
れている画像レベルは、ルックアップテーブル１１６か
らの出力が存在し得ない画像レベルである。従って、こ
の「NULL」が階調変換画像データ中の階調ジャンプ（欠
落階調）を示しており、その上下の画像レベルが階調補
間処理におけるＡレベルおよびＢレベルとして使用され
る。

【００５２】なお、上述した階調参照テーブル１２２の
作成処理の内容から理解できるように、この階調参照テ
ーブル１２２は、本発明における全レベル変換データに
相当する。

【００５３】図５のステップＴ６〜Ｔ１０は、欠落階調
検出部１２０が、階調参照テーブル１２２に存在する階
調ジャンプを検出し、その階調ジャンプについてアンダ
ーマーカＭｄとアッパーマーカＭｕとを特定する処理手
順を示している。まず、ステップＴ６では、アンダーマ
ーカＭｄで示される位置の階調参照テーブル１２２の内
容が「NULL」でなく、かつ、アンダーマーカＭｄの次の
位置の内容が「NULL」であるか否かが判断される。この
判断は、アンダーマーカＭｄがＡレベル（階調ジャンプ
の下側レベル）を示すように、アンダーマーカＭｄの値
を決定するための判断である。図９からも解るように、
階調ジャンプ「NULL」のすぐ下側の画像レベルにはフラ
グ「* 」が登録されており、その画像レベルの上側にあ
る欠落階調のレベルの配列要素は「NULL」となっている
はずである。従って、ステップＴ６の判断がイエスにな
る時には、そのアンダーマーカＭｄのレベルが階調ジャ
ンプのすぐ下側の画像レベル（Ａレベル）を示すことに
なる。ステップＴ６の判断がノーの場合には、ステップ
Ｔ７においてアンダーマーカＭｄとアッパーマーカＭｕ
をそれぞれ１つインクリメントして、ステップＴ６を再
度実行する。一方、ステップＴ６の判断がイエスの場合
には、次のステップＴ８以降の処理が実行される。図９
の例では、アンダーマーカＭｄが２の時に、ステップＴ
６の判断がイエスとなり、ステップＴ８に移行する。

【００５４】図５のステップＴ８では、アッパーマーカ
Ｍｕが１つインクリメントされる。ステップＴ９では、
階調参照テーブル１２２のアッパーマーカＭｕの位置の
内容が「NULL」でなく、かつ、アッパーマーカＭｕの１
つ手前の位置の内容が「NULL」であるか否かが判断され
る。この判断は、アッパーマーカＭｕがＢレベル（階調
ジャンプの上側レベル）を示すように、アッパーマーカ
Ｍｕの値を決定するための判断である。図９からも解る
ように、階調ジャンプ「NULL」のすぐ上側の画像レベル
にはフラグ「* 」が登録されており、その画像レベルの
下側にある欠落階調のレベルの登録内容は「NULL」とな
っているはずである。従って、ステップＴ９の判断がイ
エスになる時には、そのアッパーマーカＭｕのレベルが
階調ジャンプのすぐ上側の画像レベル（Ｂレベル）を示
すことになる。ステップＴ９の判断がノーの場合には、
ステップＴ１０において、アッパーマーカＭｕが最大値
Ｍａｘ（画像レベルが取り得る最大値）未満であるか否
かが判断される。アッパーマーカＭｕが最大値Ｍａｘ未
満の場合にはステップＴ８に戻ってアッパーマーカＭｕ
が１つインクリメントされる。一方、アッパーマーカＭ
ｕが最大値Ｍａｘ以上の場合には、すべての階調補間処
理が終了したので、階調補間後の画像データが画像出力
部５２（図４）に出力される。ステップＴ９の判断がイ
エスの場合には、現在のアッパーマーカＭｕの値が採用
される。次のステップＴ１１では、後で詳述する階調補
間処理が実行される。この階調補間処理には、ステップ
Ｔ６の判断によって特定されたアンダーマーカＭｄの値
と、ステップＴ９の判断によって特定されたアッパーマ
ーカＭｕの値とが使用される。

【００５５】図９に示す例では、図５の処理手順に従っ
て、Ｍｄ＝２，Ｍｕ＝４において第１回目の階調補間処
理が行なわれる。この階調補間処理が終了すると、図５
のステップＴ１２において、アンダーマーカＭｄが、ア
ッパーマーカＭｕの値に等しく設定される。そして、ス
テップＴ６に戻り、次の階調ジャンプの検出と、階調補
間処理が行なわれる。図９の例では、Ｍｄ＝４，Ｍｕ＝
６において第２回目の階調補間処理が行なわれる。この
ように、図５の手順に従えば、階調参照テーブル１２２
に存在する各階調ジャンプに対してそれぞれ１組のマー
カ｛Ｍｄ，Ｍｕ｝が決定され、これらのマーカを用いて
階調補間が実行される。

【００５６】Ｄ．階調補間処理の詳細：図１０は、図５
のステップＴ１１における階調補間の処理手順を示すフ
ローチャートである。ステップＳ１では、階調輪郭線検
出部６０（図４）が、階調変換後の多階調画像データ
（階調変換画像データ）を処理することによって、多階
調画像に含まれる階調輪郭線を検出する。図１１は、実
施例において処理対象となる多階調画像の全体と、ステ
ップＳ１において検出された階調輪郭線とを示す説明図
である。図１１（ｂ）に示す多階調画像は、６つの領域
Ｒ１〜Ｒ６に区分されている。この例では、図示の便宜
上、各領域の輪郭が矩形で表わされているが、各領域の
輪郭が任意の形状を有する場合にも、以下の処理は同じ
である。

【００５７】図１１（ｃ）には、この多階調画像の中心
付近を通る線上における画像レベルの変化が示されてい
る。図１１（ｂ）においては、同じ画像レベルを有する
領域に同じ種類のハッチングが施されている。これから
理解できるように、領域Ｒ１，Ｒ４はＡレベルを有して
おり、領域Ｒ３はＢレベルを有している。Ｂレベルは、
Ａレベルより２レベル高い画像レベルである。すなわ
ち、ＡレベルからＢレベルまでに、１個の階調ジャンプ
がある。領域Ｒ２，Ｒ５は、Ａレベル未満のレベルを有
しており、領域Ｒ６はＣレベルを有している。Ｃレベル
は、Ｂレベルよりも高い画像レベルである。

【００５８】なお、前述した図９に例示するように、Ａ
レベルはアンダマーカＭｄによって示されており、ま
た、ＢレベルはアッパーマーカＭｕによって示されてい
る。

【００５９】図１１（ａ）は、図１０のステップＳ１に
おいて検出された階調輪郭線Ｌ１〜Ｌ６を示している。
図１２は、多階調画像から階調輪郭線Ｌ１〜Ｌ６を検出
する手順を示す説明図である。まず、図１２（ａ）に示
す多階調画像データをＡレベルで２値化して、図１２
（ｂ−１）に示す２値化画像を得る。図１２（ｂ−１）
の２値化画像は、Ａレベル以上の領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ
４，Ｒ６の和領域が１レベル、Ａレベル未満の領域が０
レベルとなっている画像である。この２値化画像から階
調輪郭線を検出すると、図１２（ｂ−２）に示す３本の
階調輪郭線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５が得られる。この実施例で
は、Ａレベルで２値化した２値化画像から検出される階
調輪郭線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５を「Ａタイプの輪郭線」と呼
ぶ。「Ａタイプの輪郭線」は、Ａレベルの画像領域と、
Ａレベル未満の画像レベルを有する画像領域との境界を
示す輪郭線であると言い換えることもできる。

【００６０】Ａタイプの輪郭線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５は、さ
らに、「Ａ＋タイプの輪郭線」と「Ａ−タイプの輪郭
線」とに分類される。「Ａ＋タイプの輪郭線」は、その
内部領域がＡレベル以上の画像レベルを有する輪郭線、
すなわち、２値化画像においてその内部が塗りつぶされ
ている輪郭線である。図１２（ｂ−２）の例では、輪郭
線Ｌ１が「Ａ＋タイプの輪郭線」である。「Ａ−タイプ
の輪郭線」は、その内部領域がＡレベル未満の画像レベ
ルを有する輪郭線、すなわち、２値化画像においてその
内部が白く抜かれている輪郭線である。図１２（ｂ−
２）の例では、輪郭線Ｌ２，Ｌ５が「Ａ−タイプの輪郭
線」である。

【００６１】なお、２値化画像から輪郭線を検出する方
法については、本出願人により開示された特開平５−２
４２２４６号公報に詳述されているので、ここではその
詳細は省略する。

【００６２】この実施例では、Ａ＋タイプの輪郭線Ｌ１
は、時計廻りの閉ループ輪郭線として検出される。一
方、Ａ−タイプの輪郭線Ｌ２，Ｌ５は、反時計廻りの閉
ループ輪郭線として検出される。従って、閉ループ輪郭
線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５が検出された時に、その回転方向
（時計廻りか反時計廻りか）を判別することによって、
各輪郭線がＡ＋タイプであるかＡ−タイプであるかを区
別することができる。

【００６３】図１２（ａ）に示す多階調画像データをＢ
レベルで２値化すると、図１２（ｃ−１）に示す２値化
画像が得られる。そして、この２値化画像から階調輪郭
線を検出すると、図１２（ｃ−２）に示すＢレベルの３
本の階調輪郭線Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６が得られる。これらの
階調輪郭線Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６も、図に示すようにＢ＋タ
イプとＢ−タイプに分類される。「Ｂ＋タイプの輪郭
線」は、その内部領域がＢレベル以上の画像レベルを有
する輪郭線、すなわち、２値化画像においてその内部が
塗りつぶされている輪郭線である。「Ｂ−タイプの輪郭
線」は、その内部領域がＢレベル未満の画像レベルを有
する輪郭線、すなわち、２値化画像においてその内部が
白く抜かれている輪郭線である。

【００６４】なお、前述した特開平５−２４２４６号公
報の方法に従って検出された階調輪郭線は、画素の境界
を走る境界輪郭線である。図１３は、画素と境界輪郭線
との関係を示す説明図である。境界輪郭線は、画素（ハ
ッチングが付された丸）の境界を通っている。このた
め、１画素幅の領域の境界も正確に表現することが可能
であるという利点がある。境界輪郭線上の位置は、「輪
郭線の画素表現」と記載されている丸の中心に取られ
る。従って、境界線上の位置は、画素位置とは１／２画
素ずつ上下方向（主走査方向）と左右方向（副走査方
向）に位置ずれしている。後述する補間処理において、
対象領域内の各画素と輪郭線との最短距離を求める際に
は、この輪郭線の位置から各画素までの距離が算出され
る。

【００６５】こうして検出された階調輪郭線Ｌ１〜Ｌ６
（図１１（ａ））を表わす輪郭データは、階調輪郭線デ
ータメモリ６２（図４）に記憶される。図１０のステッ
プＳ２では、対象輪郭線抽出部６４が、階調補間処理の
対象領域を検出するとともに、対象領域の境界を構成す
る輪郭線セットを抽出する。図１４は、種々の輪郭線セ
ットで構成される領域の例を示す説明図である。Ａレベ
ルの領域の境界を構成する輪郭線の組み合わせとして
は、図１４（ａ−１）〜（ａ−４）および（ｂ−１）〜
（ｂ−４）の８通りがある。

【００６６】図１４（ａ−１）は、Ａ＋タイプの輪郭線
のみで囲まれた領域を示している。図１４（ａ−２）〜
（ａ−４）は、Ａ＋タイプの輪郭線と、Ａ−タイプおよ
びＢ＋タイプの輪郭線の少なくとも一方とで囲まれた領
域を示している。図１４（ａ−１）〜（ａ−４）の４つ
の場合の中で、階調補間が必要なのは、図１４（ａ−
３），（ａ−４）の２つの場合である。すなわち、Ａ＋
タイプの輪郭線の内側であって、かつ、Ｂ＋タイプの輪
郭線の外側にあるＡレベルの領域が、階調補間の対象領
域として検出される。なお、図１４（ａ−４）のよう
に、Ａ＋タイプの輪郭線の中にＡ−タイプの輪郭線が包
含されている場合もある。このようなＡ−タイプの輪郭
線も、対象領域を構成する輪郭線セットの一部として検
出される。換言すれば、図１４（ａ−３）の場合には、
Ａ＋タイプとＢ＋タイプの輪郭線が、対象領域と他の領
域の境界を構成する１組の輪郭線セットとして抽出され
る。また、図１４（ａ−４）の場合には、Ａ＋タイプと
Ｂ＋タイプとＡ−タイプの輪郭線が、対象領域と他の領
域の境界を構成する１組の輪郭線セットとして抽出され
る。

【００６７】図１４（ｂ−１）は、Ｂ−タイプの輪郭線
のみで囲まれた領域を示している。図１４（ｂ−２）〜
（ｂ−４）は、Ｂ−タイプの輪郭線と、Ｂ＋タイプおよ
びＡ−タイプの輪郭線の少なくとも一方とで囲まれた領
域を示している。図１４（ｂ−１）〜（ｂ−４）の４つ
の場合の中で、この実施例で階調補間の対象となるの
は、図１４（ｂ−３），（ｂ−４）の２つの場合であ
る。すなわち、Ｂ−タイプの輪郭線の内側であって、か
つ、Ａ−タイプの輪郭線の外側にあるＡレベルの領域
が、階調補間の対象領域として検出される。なお、図１
４（ｂ−４）のように、Ｂ−タイプの輪郭線の中にＢ＋
タイプの輪郭線が存在する場合もある。このＢ＋タイプ
の輪郭線も対象領域を構成する輪郭線セットの一部とし
て検出される。換言すれば、図１４（ｂ−３）の場合に
は、Ｂ−タイプとＡ−タイプの輪郭線が、対象領域と他
の領域の境界を構成する１組の輪郭線セットとして検出
される。また、図１４（ｂ−４）の場合には、Ｂ−タイ
プとＡ−タイプとＢ＋タイプの輪郭線が、対象領域と他
の領域の境界を構成する１組の輪郭線セットとして検出
される。

【００６８】図１５は、図１０のステップＳ２の詳細手
順を示すフローチャートである。ステップＳ１１では、
階調輪郭線データメモリ６２から輪郭データ（輪郭線）
を１つ取出す。ステップＳ１２では、取り出した輪郭線
がＡ＋タイプであるかＢ−タイプであるかを判定するこ
とによって、対象領域の外周を構成する輪郭線を抽出す
る。Ａ＋タイプの輪郭線は、図１４（ａ−３）または
（ａ−４）のように、対象領域の外周を構成する輪郭線
である可能性がある。また、Ｂ−タイプの輪郭線も、図
１４（ｂ−３）または（ｂ−４）のように、対象領域の
外周を構成する輪郭線である可能性がある。逆に、Ａ−
タイプやＢ＋タイプの輪郭線は対象領域の外周を構成す
る輪郭線とはならないので、これらの場合には、ステッ
プＳ１２からステップＳ１１に戻り、次の輪郭データが
取出される。一方、Ａ＋タイプまたはＢ−タイプであれ
ば、その輪郭線を親ループとして登録し（ステップＳ１
３）。ここでは、「親ループ」とは、階調補間の対象領
域の外周を構成する輪郭線を意味している。なお、この
実施例では、各階調輪郭線が閉ループを構成しているの
で、輪郭線のことを単に「ループ」とも呼ぶ。親ループ
の輪郭データは、輪郭線ループバッファ６６に登録され
る（ステップＳ１４）。図１１（ａ）に示す６つの輪郭
線Ｌ１〜Ｌ６の例では、最初の輪郭線Ｌ１がＡ＋タイプ
なので、この輪郭線Ｌ１が親ループであるとして輪郭線
ループバッファ６６に登録される。

【００６９】ステップＳ１５では、Ａレベルの対象領域
を構成する輪郭線セットが抽出される。図１６は、ステ
ップＳ１５の詳細手順を示すフローチャートである。ス
テップＳ２１では、階調輪郭線データメモリ６２から輪
郭データが１つ取出される。但し、この際には、現在の
親ループとして登録されている輪郭データと、対象領域
を構成する輪郭線セットとして既に抽出された輪郭デー
タは除外される。

【００７０】ステップＳ２２〜Ｓ２５は、親ループに包
含される輪郭線（「子ループ」と呼ぶ）を抽出する処理
手順である。ステップＳ２２では、取出された輪郭線の
タイプがＡ−タイプとＢ＋タイプのいずれかであるか否
かが判断される。この理由は、階調補間の対象となる図
１４（ａ−３），（ａ−４）の領域の場合には、親ルー
プ（Ａ＋タイプの輪郭線）と組み合わせられるのは、Ａ
−タイプとＢ＋タイプの輪郭線であり、同様に、図１４
（ｂ−３），（ｂ−４）の領域の場合にも、親ループ
（Ｂ−タイプの輪郭線）と組み合わせられるのは、Ａ−
タイプとＢ＋タイプの輪郭線だからである。Ａ−または
Ｂ＋タイプである場合には、ステップＳ２３において、
親ループに包含されるか否かが判断される。

【００７１】図１７は、輪郭線の包含関係の判断手順を
示す説明図である。この実施例では、図１７（ａ），
（ｂ）の２段階の手順によって輪郭線の包含関係を判断
している。まず、図１７（ａ）では、各輪郭線の外接矩
形の範囲に従って包含関係が判定される。すなわち、Ａ
−またはＢ＋タイプの輪郭線の外接矩形が、親ループの
外接矩形に含まれる場合は包含可能性があるものと判断
される。この判断は、外接矩形の座標範囲の比較によっ
て容易に行なうことができる。包含可能性がある場合に
は、図１７（ｂ）に示す半直線法による包含判定が行な
われる。半直線法とは、包含される可能性がある輪郭線
上の１点から、任意の方向に半直線を引き、この半直線
が親ループと奇数回交差する場合には包含関係ありと判
断し、一方、偶数回交差する場合には包含関係なしと判
断する方法である。もちろん、図１７に示す方法以外の
方法によって、親ループとの包含関係を判断するように
してもよい。

【００７２】親ループに包含されるものと判断された場
合には、図１６のステップＳ２４において、子ループと
して輪郭線ループバッファ６６に登録される。この後、
ステップＳ２５からステップＳ２１に戻り、すべての輪
郭線についてステップＳ２１〜Ｓ２４の処理が繰返され
る。こうして、現在の親ループに包含されるすべての子
ループが登録される。

【００７３】ステップＳ２６では、現在の親ループに関
して登録された子ループ同士の包含チェックが図１７の
方法に従って行なわれる。子ループに包含されている子
ループ（「孫ループ」とも呼ぶ）は、対象領域と他の領
域との境界を構成しないので、子ループから除外され
る。こうして、最後に残された子ループの輪郭データが
輪郭線ループバッファ６６に登録される（ステップＳ２
７）。

【００７４】図１８は、図１６の処理の結果として登録
された２組の輪郭線セットを示す説明図である。図１８
（ｂ）は、輪郭線Ｌ１を親ループとし、これに直接包含
される２つの輪郭線Ｌ２，Ｌ３を子ループとする第１の
輪郭線セットを示している。また、図１８（ｃ）は、輪
郭線Ｌ４を親ループとし、これに直接包含される２つの
輪郭線Ｌ５，Ｌ６を子ループとする第２の輪郭線セット
を示している。第１の輪郭線セットが検出された状態で
は、輪郭線ループバッファ６６内のＡループバッファ６
６ａ内には、Ａ＋タイプの親ループＬ１の輪郭データＤ
_L1と、Ａ−タイプの子ループＬ２の輪郭データＤ_L2とが
登録されている。また、Ｂループバッファ６６ｂ内には
Ｂ＋タイプの子ループＬ３の輪郭データＤ_L3が登録され
ている。一方、第２の輪郭線セットが検出された状態で
は、輪郭線ループバッファ６６内のＡループバッファ６
６ａ内には、Ａ−タイプの子ループＬ５の輪郭データＤ
_L5が登録されている。また、Ｂループバッファ６６ｂ内
には、Ｂ−タイプの親ループＬ４の輪郭データＤ_L4とＢ
＋タイプの子ループＬ６の輪郭データＤ_L6とが登録され
ている。後述するように、階調補間の対象領域内におい
て距離計算が行なわれる際には、対象領域内の各画素位
置において、Ａタイプ（Ａ＋タイプおよびＡ−タイプ）
の輪郭線からの最短距離と、Ｂタイプ（Ｂ＋タイプおよ
びＢ−タイプ）の輪郭線から最短距離とが求められる。
換言すれば、距離計算では、Ａ＋タイプとＡ−タイプと
は区別されず、また、Ｂ＋タイプとＢ−タイプも区別さ
れない。従って、輪郭線ループバッファ６６内には、輪
郭データがＡタイプとＢタイプに分類されて登録されて
いる。

【００７５】なお、上述したように、Ａ＋タイプとＡ−
タイプの区別、および、Ｂ＋タイプとＢ−タイプの区別
は、対象領域と他の領域との境界を構成する輪郭線セッ
トを求める際に重要な役割を有している。

【００７６】こうして階調補間の対象領域を構成する輪
郭線セットが抽出されると、図１５のステップＳ１６に
移行する。ステップＳ１６では、親ループの内部領域の
中で、Ａ−タイプの子ループの外側にある領域が１レベ
ルで塗り潰される。ステップＳ１７では、こうして塗り
つぶされた領域から、Ｂ＋タイプの子ループの内側の領
域が除去される。図１９は、ステップＳ１６，１７の処
理内容を示す説明図である。ここでは、図１８（ｂ）に
示す第１の輪郭線セットの場合が示されている。まず、
親ループＬ１（Ａ＋タイプ）の内側であって、Ａ−タイ
プの子ループＬ２の外側である領域が１レベルで塗りつ
ぶされると、図１９（ｂ）のビットマップ画像が得られ
る。次に、Ｂ＋タイプの子ループＬ３の内側の領域を除
去する（０レベルにする）と、図１９（ｃ）のビットマ
ップ画像が得られる。こうすることによって、階調補間
の対象領域のみが塗りつぶされた２値のビットマップ画
像が得られる。こうして得られた対象領域のビットマッ
プ画像は、ＲＡＭ１６内の図示しないメモリ領域に一時
的に格納される。こうして、図１０のステップＳ２にお
ける対象領域の検出工程が終了する。

【００７７】図１０のステップＳ３〜Ｓ８では、階調補
間手段４４（図４）によって、各対象領域についての階
調補間が実行される。図２０は、階調補間手段４４の機
能を示す機能ブロック図である。階調補間手段４４は、
距離計算部７０および画素値演算部７２の他に、輪郭線
／点列変換部７４と、対象画素バッファ７６と、Ａルー
プ輪郭点列バッファ７８ａと、Ｂループ輪郭点列バッフ
ァ７８ｂとを有している。

【００７８】図１０のステップＳ３では、対象領域内の
各画素の座標が図１９（ｃ）のビットマップ画像から抽
出されて、対象画素バッファ７６（図２０）にシリアル
に格納される。ステップＳ４では、Ａループバッファ６
６ａおよびＢループバッファ６６ｂに格納されている輪
郭データ（図１８（ｂ），（ｃ）参照）が、輪郭線／点
列変換部７４によって点列の座標に変換されて、Ａルー
プ輪郭点列バッファ７８ａおよびＢループ輪郭点列バッ
ファ７８ｂにそれぞれ格納される。「輪郭線の点列」
は、前述した図１３において、「輪郭線の画素表現」と
記された点列を意味している。

【００７９】図１０のステップＳ５では、距離計算部７
０が、対象画素バッファ７６から１画素の座標を取出し
て、Ａループの点列からの最短距離Ｄ（Ｍｄ）と、Ｂル
ープの点列からの最短距離Ｄ（Ｍｕ）とをそれぞれ算出
する。ここで、Ｄ（Ｍｄ）は、アンダマーカＭｄ（Ａレ
ベルを示す）の点列からの最短距離であることを意味し
ており、Ｄ（Ｍｕ）はアッパーマーカＭｕ（Ｂレベルを
示す）の点列からの最短距離であることを意味してい
る。

【００８０】図１０のステップＳ６では、画素値演算部
７２が、次の数式３に従って、対象となっている画素位
置における画素値ｖａｌ（ｐ）を演算する。

【００８１】

【数３】

【００８２】ここで、ｖａｌ（Ｍｄ）はアンダマーカＭ
ｄで示される値（＝Ａレベル）であり、ｖａｌ（Ｍｕ）
はアッパーマーカＭｕで示される値（＝Ｂレベル）であ
る。

【００８３】一般に、ＢレベルがＡレベルよりもＮ＋１
だけ大きい場合には、数式３は次の数式４に書き換えら
れる。

【００８４】

【数４】

【００８５】この実施例では、Ｂ＝Ａ＋２なのでＮ＝１
である。数式４の右辺第２項は、整数化されてから第１
項のＡレベルと加算される。従って、Ａループへの最短
距離Ｄ（Ｍｄ）が、最短距離の和（Ｄ（Ｍｄ）＋Ｄ（Ｍ
ｕ））の１／２未満の画素位置では、右辺第２項は０と
なり、画素値ｖａｌ（ｐ）はＡレベルに等しい。また、
Ａループへの最短距離Ｄ（Ｍｄ）が、最短距離の和（Ｄ
（Ｍｄ）＋Ｄ（Ｍｕ））の１／２以上の画素位置では、
右辺第２項は１となり、画素値ｖａｌ（ｐ）はＡ＋１レ
ベルとなる。

【００８６】なお、図２１（ａ）に示すようにＡループ
とＢループとが一部重なる場合には、図２１（ｂ）に示
すように重なる部分の点列は互いに相殺されて、重なら
ない部分の点列のみが距離計算において参照される。こ
うすることによって、距離計算の処理時間を短縮するこ
とが可能である。

【００８７】図２２は、第１と第２の輪郭線セット（図
１８（ｂ），（ｃ））についてそれぞれ得られた画素値
ｖａｌ（ｐ）の分布を示す説明図である。図２２から解
るように、Ａレベルであった対象領域は、ＡループとＢ
ループへの最短距離が等しい位置にある仮想的な輪郭線
Ｌint によって２つの区分領域に区分されている。これ
ら２つの区分領域の内で、Ｂレベルの領域に近い側の区
分領域がＡ＋１レベルに設定され、他方の区分領域はＡ
レベルに保たれる。以上の説明から解るように、この実
施例では、Ａレベルの区分領域とＡ＋１レベルの区分領
域との境界を構成する中間輪郭線を表わす輪郭データは
生成されていないが、仮想的な中間輪郭線Ｌint によっ
て、対象領域がＡレベルとＡ＋１レベルの区分領域に区
分されている。一般に、ＡレベルとＢレベルとの間にＮ
個の中間的なレベルを補間する場合には、対象領域をＮ
＋１個の区分領域に区分して、それらをＡ〜（Ａ＋Ｎ）
レベルまでのＮ＋１個のレベルで順次塗り分けることが
できる。この場合には、仮想的な中間輪郭線Ｌint は、
Ａループへの最短距離と、Ｂループへの最短距離とがｍ
対ｎ（ｍ，ｎは１以上Ｎ以下の整数で、ｍ，ｎのＮ個の
組み合わせはｍ＋ｎ＝Ｎ＋１を満足する）の関係にある
位置に生成される。

【００８８】もちろん、対象領域をＮ＋１個の区分領域
に区分するＮ本の中間輪郭線を表わす輪郭データを実際
に生成し、これらの中間輪郭線でされた区分領域にそれ
ぞれのレベルを割り当てるようにすることも可能であ
る。この発明において、「中間輪郭線を形成する」と
は、中間輪郭線を表わす輪郭データを実際に生成する場
合に限らず、上記実施例のように、数式３または数式４
による画素値の演算の結果として、仮想的な中間輪郭線
によって区分された区分領域を生成する場合をも含む意
味を有している。

【００８９】こうして、対象画素バッファ７６（図２
０）が空になるまで図１０のステップＳ５，Ｓ６を繰り
返し実行することによって、１組の輪郭線セットで境界
が構成された対象領域に関して、補間された多階調画像
データが生成される。そして、ステップＳ８からステッ
プＳ３に戻り、次の１組の輪郭線セットに関する処理が
繰返される。なお、補間された対象領域を表わす多階調
画像データは、元の多階調画像データの対象領域の上に
上書きされる。

【００９０】図２３は、他の多階調画像を階調補間した
結果を示す説明図である。図２３（ａ）は補間前の多階
調画像を示しており、図２３（ｂ）は補間後の多階調画
像を示している。図２３（ａ）に示す多階調画像のよう
に、Ａレベルである対象領域の中に、Ｂレベルの複数の
領域が含まれていることがある。この場合にも、図１０
に示す手順に従って階調を補間することによって、図２
３（ｂ）に示すように、複数のＢレベル領域をいずれも
含むように中間階調の（すなわちＡ＋１レベルの）領域
が形成される。この結果、従来に比べてより自然な階調
補間を行なうことができるという利点がある。これは、
一般にＡレベルとＢレベルの間にＮ個の中間画像レベル
を補間するように階調補間を行なう場合も同様である。

【００９１】図２４は、さらに他の多階調画像を階調補
間した結果を示す説明図である。この例では、補間の際
に参照された階調輪郭線（ＡタイプとＢタイプの輪郭
線）に、かなりの「ゆらぎ」（凹凸）が見られるが、補
間により得られる階調輪郭線（中間輪郭線）には、ゆら
ぎがあまり見られない。このような場合には、ゆらぎ検
出手段４６およびゆらぎ付加手段４８（図３）によっ
て、中間輪郭線に適度なゆらぎを付加することができ
る。

【００９２】この実施例では、中間輪郭線にゆらぎを付
加する方法として、フラクタル化処理を利用する。フラ
クタル化処理によるゆらぎの付加を行なう際には、ま
ず、ゆらぎ検出手段４６が、階調補間の際に参照された
階調輪郭線（ＡループおよびＢループ）のフラクタル次
元Ｄを測定する。

【００９３】フラクタル次元Ｄは、任意の曲線の複雑さ
を定量的に決定する指標である。フラクタル次元Ｄは、
例えば図２５に示すボックスカウンティング法によって
測定することができる。図２５（Ａ）のような任意の曲
線Ｌに関するフラクタル次元を求める際には、まず、一
辺の幅ｄの正方形を始点Ｙ０に配置する。そして、この
正方形と曲線Ｌとの交点Ｙ１を求める。次に、この交点
Ｙ１を正方形の中心に再設定して、正方形と曲線Ｌとの
交点Ｙ２を再度求める。こうして、曲線Ｌを正方形によ
って順次覆って行くと、曲線Ｌの全体を覆うために必要
な正方形の個数Ｎ（ｄ）が得られる。この個数Ｎ（ｄ）
は、正方形の一辺の幅ｄの関数である。そして、一辺の
幅ｄを変化させて、曲線Ｌを覆うために必要な正方形の
個数Ｎ（ｄ）をそれぞれ求める。図２５（Ｂ）は、正方
形の個数Ｎ（ｄ）と一辺の幅ｄの関係を両対数にプロッ
トしたものである。図２５（Ｂ）に示されているよう
に、フラクタル次元Ｄはこのグラフの傾きで定義され
る。

【００９４】なお、フラクタル次元は、曲線Ｌのサイズ
に依存しない。例えば、曲線Ｌを単純にＭ倍に拡大すれ
ば、図２５（Ｂ）の曲線が、lnＭだけ上にシフトするだ
けである。従って、単純な拡大／縮小によってはフラク
タル次元は変化しない。このように、フラクタル次元
は、曲線のサイズに依存せずに、その複雑さを示す指標
である。

【００９５】なお、「フラクタル」という言葉は、曲線
（図形）の一部を拡大してもその内部に同種の構造が埋
め込まれているような状態を意味する。しかし、「フラ
クタル次元」は、図２５で説明したように、上述のよう
なフラクタルな曲線のみに関する指標ではなく、あらゆ
る曲線に関してフラクタル次元を測定することができ
る。

【００９６】一般に、曲線のフラクタル次元を増大させ
れば、曲線を拡大したり、曲線の解像度を増大させたり
する場合に、自然なゆらぎを与えることができる。

【００９７】ところで、フラクタル化処理は、複数回再
帰的に行なわれるのが普通である。フラクタル化処理の
繰り返し回数ｎは、ユーザが使用するようにしてもよ
く、また、予め設定された値を利用してもよい。フラク
タル化処理の繰り返し回数ｎが多いほど曲線が複雑にな
る。通常は、繰り返し回数ｎを２〜３程度の値に設定す
ることが好ましい。

【００９８】階調補間の際に参照された輪郭線のフラク
タル化次元Ｄが測定されると、ゆらぎ付加手段４８が、
中間輪郭線のフラクタル化処理を実行する。なお、前述
したように、図１０に示す階調補間処理では、中間輪郭
線を示す輪郭データは作成されていない。従って、中間
輪郭線のフラクタル化処理（ゆらぎ付加処理）に先だっ
て、図１２に示した手順と同様な手順によって、中間輪
郭線の輪郭データが形成される。

【００９９】図２６は、中点変位法によるフラクタル化
処理（ゆらぎ付加処理）の概要を示す説明図である。こ
こでは、２つの点Ｖ１，Ｖ２の間の直線Ｌ１２をフラク
タル化する場合について説明する。図２６（Ａ）に示す
１回目の変換では、まず、直線Ｌ１２の中点ＭＶの座標
（ｘ_m ，ｙ_m ）を次の数式５に従って求める。

【０１００】

【数５】

【０１０１】そして、この中点ＭＶから、直線Ｌ１２に
垂直な方向に点Ｖ３を取る。ここで、直線Ｌ１２に直交
する方向（すなわち中点ＭＶから点Ｖ３に向かう方向）
の単位ベクトルは、次の数式６で与えられる。

【０１０２】

【数６】

【０１０３】中点変位法では、点Ｖ３の座標（ｘ₃ ，ｙ
₃ ）が次の数式７で与えられる。

【０１０４】

【数７】

【０１０５】ここで、Ｒｇは平均値が０で標準偏差が１
のガウス乱数（値の頻度分布がガウス分布に従う乱数）
であり、Ｄはフラクタル次元である。数式７の形式から
解るように、数式７の右辺第２項は、中点ＭＶから点Ｖ
３までの間の座標の差分に相当する。この差分を以下で
は「中点の変位」と呼ぶ。中点の変位は、フラクタル次
元Ｄに依存していることが解る。

【０１０６】図２６（Ｂ）に示す２回目の変換では、点
Ｖ１と点Ｖ３との間の直線、および、点Ｖ３と点Ｖ２と
の間の直線がそれぞれフラクタル化される。すなわち、
点Ｖ１と点Ｖ３との間に新たな点Ｖ４が設定され、点Ｖ
３と点Ｖ２との間に新たな点Ｖ５が設定される。但し、
点Ｖ４と点Ｖ５の位置は、３つの点Ｖ１，Ｖ３，Ｖ２を
通る直線列の進行方向（例えば点Ｖ１から点Ｖ２に向か
う方向）にそって逆向きになるように設定される。図２
６（Ｃ）は、３回目の変換を示している。

【０１０７】一般に、ｋ番目の分割において生成される
点の座標（ｘ_k+1 ，ｙ_k+1 ）は、次の数式８で与えられ
る。

【０１０８】

【数８】

【０１０９】ここで、（ｘ_s ，ｙ_s ），（ｘ_e ，ｙ_e ）
は、ｋ番目の分割がなされる前の直線部分の両端点の座
標である（図２６（Ｃ）の例を参照）。数式８の右辺第
２項（中点の変位を示す項）は２^-kD を含むので、分割
の回数ｋが増すに従って、中点における変位が小さくな
っていく（すなわち曲線が細かくなっていく）ことが解
る。この分割は、分割区間が所定の制限値（ε＞０）よ
り小さくなるまで、もしくは、決められた回数だけ、繰
返される。

【０１１０】このように、再帰的に中点変位法によるフ
ラクタル化処理を実行することによって、フラクタル次
元を増大させることができる。すなわち、比較的単純な
中間輪郭線を、より複雑な曲線に変換して、階調補間で
参照された階調輪郭線に近いゆらぎを与えることができ
る。なお、この明細書では、「曲線」という言葉は、直
線も含む広義の用語として使用されている。

【０１１１】なお、図１２に示した手順で得られる中間
輪郭線は、画素の境界を走る境界輪郭線であり、図２７
（ａ）に示すように階段状の輪郭線となる。中点変位法
によるフラクタル化処理は、階段状の曲線にはあまり適
していない。そこで、中間輪郭線をフラクタル化処理す
る前に、図２７（ｂ）に示すように中間輪郭線をスムー
ジングすることが好ましい。ここで、スムージング処理
は、次の数式９に従って行なわれる。

【０１１２】

【数９】

【０１１３】数式９は、例えば図２７（ａ）に示す３つ
の輪郭点の座標から、その中央の輪郭点の座標を変更す
る演算を意味している。数式９の左辺は、スムージング
後のｉ番目の輪郭点の座標である。また、定数ａは０＜
ａ＜１の範囲の値である。定数ａとしては、０．２程度
の値が好ましい。

【０１１４】中点変位法ではなく、階段状の曲線の処理
に適した他の種類のフラクタル化処理によって中間輪郭
線にゆらぎを付加する場合には、図２７に示すスムージ
ング処理は不要である。また、中間輪郭線にゆらぎを与
えるための処理方法としては、フラクタル化処理以外の
方法を採用することも可能である。例えば、中間輪郭線
を高速フーリエ変換することによってその高周波成分を
抽出し、１／ｆゆらぎを与えるようにすることも可能で
ある。

【０１１５】以上説明したように、この実施例によれ
ば、階調変換特性を示すルックアップテーブル１１６
（図４）に、多階調画像データが取り得るすべての画像
レベルをテストデータとして入力し、その出力によって
階調参照テーブル１２２を生成した。そして、階調参照
テーブル１２２に存在する階調ジャンプから、階調変換
画像データに含まれる階調ジャンプを検出したので、階
調変換画像データのすべてを調べることなく、階調変換
画像データに含まれる階調ジャンプを検出することがで
きる。また、上記実施例では、検出された各階調ジャン
プについて、階調ジャンプの両側の画像レベルの領域の
輪郭線をそれぞれ検出した。これらの輪郭線の包含関係
を調べることによって、階調補間の対象領域と他の領域
の境界を構成する輪郭線セットを容易に抽出することが
できる。また、対象領域内の各画素の画素値を、輪郭線
セットのＡループとＢループへの最短距離に応じて決定
し、これによって対象領域内に中間画像レベルを割り当
てている。従って、画素値の平均化処理を行なうことな
く、滑らかに階調補間を行なうことができる。

【０１１６】Ｅ．他の実施例：図２８は、この発明の他
の実施例における多階調画像データの階調変換方法を示
す説明図である。この階調変換は、ルックアップテーブ
ルを用いた階調補正である。図２８（ａ）は、入力画像
データＶｉｎを出力画像データＶｏｕｔに補正する階調
補正特性（階調変換特性）を示している。図２８（ｂ）
に示すように、入力画像データＶｉｎをルックアップテ
ーブルに入力すると、出力画像データＶｏｕｔが出力さ
れる。

【０１１７】図２９は、種々の階調補正特性に応じた階
調補正の例である。図２９（ａ−１），（ｂ−１），
（ｃ−１）は階調補正曲線を示しており、図２９（ａ−
２），（ｂ−２），（ｃ−２）はこれらの階調補正曲線
によって階調補正されたグラデーション画像をそれぞれ
示している。図２９（ａ−１）は、入力画像データＶｉ
ｎと出力画像データＶｏｕｔが等しい特性を示してお
り、従って、図２９（ａ−２）は階調補正前の元の画像
と同じものである。

【０１１８】図２９（ｂ−２）では、画像データＶｏｕ
ｔの値が０と３の間に階調ジャンプが存在する。また、
図２９（ｃ−２）では、画像データＶｏｕｔの値が４と
７の間に階調ジャンプが存在する。このように、階調補
正を行なった結果として、階調ジャンプが発生する場合
がある。

【０１１９】図３０は、ルックアップテーブルによる階
調補正を行なう場合の各手段１００，１０２，４２，４
４の内部構成を示す機能ブロック図である。図３０の構
成は、前述した図４の構成におけるヒストグラム変更部
１１２とヒストグラム１１４を、ルックアップテーブル
変更部１１８に置き換えたものである。ルックアップテ
ーブル変更部１１８は、ユーザによる階調補正曲線の指
定に応じて、ルックアップテーブル１１６の内容を変更
する。ユーザによる階調補正曲線の指定は、例えば図２
９（ａ−１）〜（ｃ−１）に示すような階調補正曲線を
カラーＣＲＴ３６上に表示して、マウス３２等の座標入
力手段を用いて曲線の形状を変更することによって行な
われる。

【０１２０】図３１は、図２９（ｃ−２）の画像につい
て検出される補間階調を示す説明図である。補間階調の
検出は、欠落階調検出部１２０が、前述した図５のステ
ップＴ３〜Ｔ１０の手順に従って行なう。この結果、ア
ンダーマーカＭｄの値は４に決定され、アッパーマーカ
Ｍｕの値は７に決定される。これらのマーカを利用した
階調補間の方法は、上述した図１０で説明したものと同
じである。

【０１２１】このように、ルックアップテーブルを用い
た階調補正によって多階調画像の階調を変換した場合に
も、階調補正後の画像に存在する階調ジャンプを検出し
て、階調補間を行なうことが可能である。

【０１２２】図３２は、この発明のさらに他の実施例に
おけるビット水増しによる多階調画像データの階調変換
方法を示す説明図である。ビット水増しでは、有効ビッ
トの下位側に、すべて０のビットを付加することによっ
て、画像データの階調分解能（ダイナミックレンジ）を
拡大する。図３２の例では、８ビット（２５６階調）が
１６ビット（６万４千階調）に拡大されている。ビット
水増しは、スキャナやデジタルカメラ等の入力装置で読
み取られた画像データの階調分解能を増大させ、コンピ
ュータシステムによって、より高品質な画像に修正する
場合に利用される。

【０１２３】図３３は、ビット水増しによる階調補正
と、その後の階調補間の内容を示す説明図である。図３
３（ａ）は原多階調画像データのヒストグラムを示して
おり、図３３（ｂ）は１ビットの水増しを行なった後の
ヒストグラムを示している。ビット水増しを行なうと、
このように周期的に階調ジャンプが生じる。ビット水増
し後の多階調画像に対して本発明の階調補間を行なう
と、図３３（ｃ）に示すように、階調ジャンプの無い、
滑らかな階調を有する画像が得られる。

【０１２４】図３４は、ビット水増しを行なう場合の各
手段１００，１０２，４２，４４の内部構成を示すブロ
ック図である。図３４の構成は、前述した図４の構成の
ヒストグラム変更部１１２とヒストグラム１１４とを省
略したものである。ルックアップテーブル１１６には、
ビット水増しに相当する階調変換特性が登録されてい
る。

【０１２５】図３５は、１ビットの水増しが行なわれた
画像について検出される補間階調を示す説明図である。
補間階調の検出は、欠落階調検出部１２０が、前述した
図５のステップＴ３〜Ｔ１０の手順に従って行なう。第
１組目のアンダーマーカＭｄの値は２であり、アッパー
マーカＭｕの値は４である。また、第２組目のアンダー
マーカＭｄの値は４であり、アッパーマーカＭｕの値は
６である。第３組目以降は省略するが、同様にして、各
階調ジャンプについてアンダーマーカＭｄとアッパーマ
ーカＭｕの値が決定される。これらのマーカを利用した
階調補間の方法は、上述した図１０で説明したものと同
じである。

【０１２６】このように、ビット水増しによって多階調
画像の階調を変換した場合にも、階調補正後の画像に存
在する階調ジャンプをそれぞれ検出して、階調補間を行
なうことが可能である。なお、階調変換の方法として
は、上述した方法に限らず、この他の種々の方法を適用
することが可能である。

【０１２７】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。

【０１２８】（１）上記実施例では、階調変換特性を表
わすルックアップテーブルに、画像データが取り得るす
べての画像レベルをテストデータとして入力することに
よって、階調参照テーブル１２２を作成し、この階調参
照テーブル１２２を用いて階調ジャンプ（アンダーマー
カＭｄとアッパーマーカＭｕ）を検出していた。しか
し、この発明は、ルックアップテーブルを用いる場合に
限らず、階調変換特性が関数などの他の手段で表わされ
ている場合にも適用可能である。このような場合にも、
その階調変換特性を用いて、多階調画像が取り得るすべ
ての画像レベルを変換することによって、各画像レベル
の変換後のデータで構成される全レベル変換データを生
成することが好ましい。こうすれば、階調変換画像デー
タ自身を調べることなく、階調変換画像データに含まれ
る階調ジャンプを検出することができる。

【０１２９】なお、上述のように、階調変換特性を用い
て階調変換画像データに含まれる階調ジャンプを検出す
る代わりに、階調変換画像データ自身を調べることによ
って階調ジャンプを検出するようにしてもよい。例え
ば、階調変換画像データのヒストグラムを作成し、ヒス
トグラム中に存在する階調ジャンプを検出するようにし
てもよい。

【０１３０】（２）上記実施例においては、多階調画像
の全体を階調補間処理の対象としているが、多階調画像
の一部分を特定して、その一部分にのみ階調補間処理を
行なうようにしてもよい。多階調画像の一部分を特定す
る方法としては、ユーザがカラーＣＲＴ３６の画面上で
指定する方法や、多階調画像データを分析して階調ジャ
ンプのある領域を自動的に認識する方法等が考えられ
る。

【０１３１】特に、多階調画像の全体には階調ジャンプ
がないが、一部分の領域に階調ジャンプが存在するよう
な場合には、多階調画像の一部分のみを階調補間の対象
とすることによって、その部分の階調ジャンプのみをう
まく補間することができるという利点がある。

【０１３２】（３）階調補間の前に、階調補間処理の対
象とする画像領域を拡大するようにしてもよい。図３６
は、画像領域を拡大してから階調補間処理を行なった場
合の例を示す説明図である。まず、図３６（ａ）におい
て、Ａレベルを６、Ｂレベルを１０として、Ａタイプの
輪郭線Ｌ１０とＢタイプの輪郭線Ｌ２０の間に挟まれた
対象領域（Ａ＝６レベルの領域）に中間画像レベル（例
えば８）を補間することを考える。ところが、この対象
領域は、１画素の幅なので、階調補間することができな
い。一方、この多階調画像を２倍に拡大して、Ａ＝６レ
ベルの対象領域を階調補間すると、図３６（ｂ）に示し
ように、８レベルの中間領域を形成することができる。
この結果、階調補間が達成されて、階調が滑らかにな
る。

【０１３３】図３６は、極めて単純化した場合の例を示
したが、一般に、階調補間前に対象となる画像領域を拡
大した後に、階調補間を実行することによって、階調を
より滑らかにすることができる。なお、階調補間の後
に、所望の倍率で階調補間後の多階調画像を縮小するよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による階調補間方法の概要を示す説明
図。

【図２】複数階調の補間方法の概要を示す説明図。

【図３】この発明の実施例を適用して多階調画像の階調
補間を行なうためのコンピュータシステムを示すブロッ
ク図。

【図４】手段１００，１０２，４２，４４の内部構成を
示す機能ブロック図。

【図５】実施例における処理手順を示すフローチャー
ト。

【図６】階調変換処理の一種としてのヒストグラムを用
いたコントラスト補正と、その後の階調補間の内容を示
す説明図。

【図７】ヒストグラムを用いたコントラスト補正の他の
例と、その後の階調補間の内容を示す説明図。

【図８】ヒストグラムの平滑化処理の結果と、その後の
階調補間の内容を示す説明図。

【図９】階調参照テーブル１２２の作成処理の内容を示
す説明図。

【図１０】実施例における階調補間の処理手順を示すフ
ローチャート。

【図１１】実施例において処理対象となる多階調画像の
全体と、ステップＳ１において検出された階調輪郭線と
を示す説明図。

【図１２】多階調画像から階調輪郭線Ｌ１〜Ｌ６を検出
する手順を示す説明図。

【図１３】画素と境界輪郭線との関係を示す説明図。

【図１４】種々の輪郭線セットで示される領域の例を示
す説明図。

【図１５】ステップＳ２の詳細手順を示すフローチャー
ト。

【図１６】ステップＳ１５の詳細手順を示すフローチャ
ート。

【図１７】輪郭線の包含関係の判断手順を示す説明図。

【図１８】抽出された２組の輪郭線セットを示す説明
図。

【図１９】ステップＳ１６，１７の処理内容を示す説明
図。

【図２０】階調補間手段４４の機能を示す機能ブロック
図。

【図２１】距離計算において参照される輪郭線部分を示
す説明図。

【図２２】第１と第２の輪郭線セットについてそれぞれ
得られた画素値ｖａｌ（ｐ）の分布を示す説明図。

【図２３】他の多階調画像を階調補間した結果を示す説
明図。

【図２４】他の多階調画像を階調補間した結果を示す説
明図。

【図２５】フラクタル次元の測定方法を示す説明図。

【図２６】中点変位法によるフラクタル化処理（ゆらぎ
付加処理）の概要を示す説明図。

【図２７】中間輪郭線をスムージングする方法を示す説
明図。

【図２８】この発明の他の実施例におけるルックアップ
テーブルを用いた階調補正による多階調画像データの階
調変換方法を示す説明図。

【図２９】種々の階調補正特性に応じた階調補正例を示
す説明図。

【図３０】ルックアップテーブルによる階調補正を行な
う場合の各手段１００，１０２，４２，４４の内部構成
を示す機能ブロック図。

【図３１】図２９（ｃ−２）の画像について検出された
補間階調を示す説明図。

【図３２】この発明のさらに他の実施例における、ビッ
ト水増しによる多階調画像データの階調変換方法を示す
説明図。

【図３３】ビット水増しによる階調補正と、その後の階
調補間の内容を示す説明図。

【図３４】ビット水増しを行なう場合の各手段１００，
１０２，４２，４４の内部構成を示す機能ブロック図。

【図３５】１ビットの水増しが行なわれた画像について
検出される補間階調を示す説明図。

【図３６】画像領域を拡大してから階調補間処理を行な
った場合を示す説明図。

【符号の説明】

１０…ＣＰＵ １２…バスライン １４…ＲＯＭ １６…ＲＡＭ ３０…キーボード ３２…マウス ３４…デジタイザ ３６…カラーＣＲＴ ３８…磁気ディスク ４０…入出力インタフェイス ４２…対象領域検出手段 ４４…階調補間手段 ４６…ゆらぎ検出手段 ４８…ゆらぎ付加手段 ５０…画像入力部 ５２…画像出力部 ６０…階調輪郭線検出部 ６２…階調輪郭線データメモリ ６４…対象輪郭線抽出部 ６６…輪郭線ループバッファ ７０…距離計算部 ７２…画素値演算部 ７４…輪郭線／点列変換部 ７６…対象画素バッファ ７８ａ…Ａループ輪郭点列バッファ ７８ｂ…Ｂループ輪郭点列バッファ １００…階調変換手段 １０２…補間階調検出手段 １１２…ヒストグラム変更部 １１４…ヒストグラム １１６…ルックアップテーブル（ＬＵＴ） １１８…ルックアップテーブル変更部 １２０…欠落階調検出部１２０ １２２…階調参照テーブル １２４…アッパーマーカＭｕ １２６…アンダーマーカＭｄ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多階調画像の階調ジャンプを補間する方
   法であって、（ａ）多階調画像を表わす多階調画像デー
   タの階調を変換することによって、階調変換画像データ
   を生成する工程と、（ｂ）前記階調変換画像データに含
   まれる画像レベルの中で、中間に階調ジャンプが存在す
   る第１と第２の画像レベルを特定する工程と、（ｃ）前
   記階調変換画像データを処理することによって、前記第
   １の画像レベルを有する領域と前記第１の画像レベル未
   満の画像レベルを有する他の領域との境界を示すＡタイ
   プの輪郭線を表わす第１の輪郭データを求める工程と、
   （ｄ）前記階調変換画像データを処理することによっ
   て、前記第１の画像レベルを有する領域と前記第２の画
   像レベル以上の画像レベルを有する他の領域との境界を
   示すＢタイプの輪郭線を表わす第２の輪郭データを求め
   る工程と、（ｅ）前記第１と第２の輪郭データに基づい
   て前記ＡタイプとＢタイプの輪郭線の相互の包含関係を
   判断することによって、前記第１の画像レベルを有する
   領域の中で前記第２の画像レベルを有する画像領域に隣
   接する領域を階調補間の対象領域として検出し、前記対
   象領域の輪郭を示す少なくとも１組の輪郭線セットを前
   記ＡタイプとＢタイプの輪郭線の中から抽出する工程
   と、（ｆ）前記対象領域内において、前記１組の輪郭線
   セットの中の前記Ａタイプの輪郭線と前記Ｂタイプの輪
   郭線との間を（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の区分
   領域に区分し、前記（Ｎ＋１）個の区分領域の中で前記
   第２の画像レベルの画像領域に近いＮ個の区分領域に前
   記Ｎ個の中間画像レベルを順次割り当てる工程と、を備
   える階調補間方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の階調補間方法であって、 前記工程（ｂ）は、 前記工程（ａ）における階調変換特性を用いて、前記多
   階調画像データが取り得るすべての画像レベルを変換す
   ることによって、各画像レベルの変換後のデータで構成
   される全レベル変換データを生成する工程と、 前記全レベル変換データに存在する階調ジャンプを検出
   するとともに、前記階調ジャンプを挟む下側および上側
   の画像レベルを、前記第１の画像レベルおよび前記第２
   の画像レベルとしてそれぞれ決定する工程と、を含む、
   階調補間方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の階調補間方法で
   あって、 前記工程（ｂ）は、 前記階調変換画像データに存在する複数の階調ジャンプ
   について、前記第１と第２の画像レベルの組をそれぞれ
   求める工程を含み、 前記工程（ｃ）ないし（ｆ）は、前記第１と第２の画像
   レベルの各組に関して実行される、階調補間方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の階
   調補間方法であって、 前記工程（ｆ）は、 前記対象領域内の各画素の画像レベルを、数式１に従っ
   て決定することによって、前記（Ｎ＋１）個の区分領域
   を形成する工程を備える、階調補間方法。 【数１】 ここで、ｖａｌ（ｐ）は前記対象領域内の各画素の画像
   レベル、ｖａｌ（Ｍｄ）は前記第１の画像レベル、ｖａ
   ｌ（Ｍｕ）は前記第２の画像レベル、Ｄ（Ｍｄ）はＡタ
   イプの輪郭線への最短距離、Ｄ（Ｍｕ）はＢタイプの輪
   郭線への最短距離である。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の階
   調補間方法であって、 前記工程（ｆ）は、（ｆ１）前記対象領域内において、
   前記１組の輪郭線セットの中の前記Ａタイプの輪郭線へ
   の最短距離と、前記Ｂタイプの輪郭線への最短距離とが
   所定の関係を有する位置にＮ本の中間輪郭線が作成され
   るように前記（Ｎ＋１）個の区分領域を形成する工程を
   備える、階調補間方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の階調補間方法であって、 前記所定の関係を有する位置は、前記１組の輪郭線セッ
   トの中の前記Ａタイプの輪郭線への最短距離と、前記Ｂ
   タイプの輪郭線への最短距離とがｍ対ｎ（ｍ，ｎは１以
   上Ｎ以下の整数で、ｍ，ｎのＮ個の組み合わせはｍ＋ｎ
   ＝Ｎ＋１を満足する）の関係にある位置である、階調補
   間方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の階
   調補間方法であって、 前記工程（ｅ）は、（ｅ１）前記Ａタイプの輪郭線を、
   その内部領域が前記第１の画像レベル以上の画像レベル
   を有するＡ＋タイプの輪郭線と、その内部領域が前記第
   １の画像レベル未満の画像レベルを有するＡ−タイプの
   輪郭線とに分類する工程と、（ｅ２）前記Ｂタイプの輪
   郭線を、その内部領域が前記第２の画像レベル以上の画
   像レベルを有するＢ＋タイプの輪郭線と、その内部領域
   が前記第２の画像レベル未満の画像レベルを有するＢ−
   タイプの輪郭線とに分類する工程と、（ｅ３）少なくと
   も前記Ａ＋タイプの輪郭線と前記Ｂ＋タイプの輪郭線と
   に挟まれた領域と、前記Ｂ−タイプの輪郭線と前記Ａ−
   タイプの輪郭線とに挟まれた領域と、の少なくとも一方
   を前記対象領域として検出する工程と、を備える階調補
   間方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の階
   調補間方法であって、さらに、（ｇ）前記（Ｎ＋１）個
   の区分領域の境界に存在するＮ本の中間輪郭線を抽出す
   る工程と、（ｈ）前記Ｎ本の中間輪郭線にゆらぎを付加
   する工程と、を備える階調補間方法。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の階
   調補間方法であって、 前記工程（ｃ）の前に、前記多階調画像領域を拡大する
   工程を備える、階調補間方法。
10. 【請求項１０】 多階調画像の階調ジャンプを補間する
    装置であって、 多階調画像を表わす多階調画像データの階調を変換する
    ことによって、階調変換画像データを生成する階調変換
    手段と、 前記階調変換画像データに含まれる画像レベルの中で、
    中間に階調ジャンプが存在する第１と第２の画像レベル
    を特定する補間階調検出手段と、 前記階調変換画像データを処理することによって、前記
    第１の画像レベルを有する領域と前記第１の画像レベル
    未満の画像レベルを有する他の領域との境界を示すＡタ
    イプの輪郭線を表わす第１の輪郭データを求めるととも
    に、前記階調変換画像データを処理することによって、
    前記第１の画像レベルを有する領域と前記第２の画像レ
    ベル以上の画像レベルを有する他の領域との境界を示す
    Ｂタイプの輪郭線を表わす第２の輪郭データを求める輪
    郭線検出手段と、 前記第１と第２の輪郭データに基づいて前記Ａタイプと
    Ｂタイプの輪郭線の相互の包含関係を判断することによ
    って、前記第１の画像レベルを有する領域の中で前記第
    ２の画像レベルを有する画像領域に隣接する領域を階調
    補間の対象領域として検出し、前記対象領域の輪郭を示
    す少なくとも１組の輪郭線セットを前記ＡタイプとＢタ
    イプの輪郭線の中から抽出する対象輪郭線抽出手段と、 前記対象領域内において、前記１組の輪郭線セットの中
    の前記Ａタイプの輪郭線と前記Ｂタイプの輪郭線との間
    を（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の区分領域に区分
    し、前記（Ｎ＋１）個の区分領域の中で前記第２の画像
    レベルの画像領域に近いＮ個の区分領域に前記Ｎ個の中
    間画像レベルを順次割り当てる補間手段と、を備える階
    調補間装置。
11. 【請求項１１】 多階調画像の階調ジャンプを補間する
    ためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ
    読み取り可能な記録媒体であって、 多階調画像を表わす多階調画像データの階調を変換する
    ことによって、階調変換画像データを生成する階調変換
    機能と、 前記階調変換画像データに含まれる画像レベルの中で、
    中間に階調ジャンプが存在する第１と第２の画像レベル
    を特定する補間階調検出機能と、 前記階調変換画像データを処理することによって、前記
    第１の画像レベルを有する領域と前記第１の画像レベル
    未満の画像レベルを有する他の領域との境界を示すＡタ
    イプの輪郭線を表わす第１の輪郭データを求めるととも
    に、前記階調変換画像データを処理することによって、
    前記第１の画像レベルを有する領域と前記第２の画像レ
    ベル以上の画像レベルを有する他の領域との境界を示す
    Ｂタイプの輪郭線を表わす第２の輪郭データを求める輪
    郭線検出機能と、 前記第１と第２の輪郭データに基づいて前記Ａタイプと
    Ｂタイプの輪郭線の相互の包含関係を判断することによ
    って、前記第１の画像レベルを有する領域の中で前記第
    ２の画像レベルを有する画像領域に隣接する領域を階調
    補間の対象領域として検出し、前記対象領域の輪郭を示
    す少なくとも１組の輪郭線セットを前記ＡタイプとＢタ
    イプの輪郭線の中から抽出する対象輪郭線抽出機能と、 前記対象領域内において、前記１組の輪郭線セットの中
    の前記Ａタイプの輪郭線と前記Ｂタイプの輪郭線との間
    を（Ｎ＋１）個（Ｎは１以上の整数）の区分領域に区分
    し、前記（Ｎ＋１）個の区分領域の中で前記第２の画像
    レベルの画像領域に近いＮ個の区分領域に前記Ｎ個の中
    間画像レベルを順次割り当てる補間機能と、をコンピュ
    ータに実現させるためのコンピュータプログラムを記録
    したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。