JPH11250246A

JPH11250246A - 画像処理方法および装置

Info

Publication number: JPH11250246A
Application number: JP10064579A
Authority: JP
Inventors: Kimitoshi Nagao; 公俊長尾
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-17
Also published as: US6373992B1

Abstract

(57)【要約】【課題】粒状のぼけによる不快なむらや不自然なアーテ
ィファクトなどを生じさせずに、粒状を抑制し、かつ画
像シャープネスを強調するディジタル画像のノイズ抑制
およびシャープネス強調のための画像処理方法および装
置を提供する。【解決手段】原画像にシャープネス強調、平滑化および
エッジ検出を行い、得られたシャープネス強調画像デー
タと平滑化画像データから被写体画像のエッジと粒状の
混在画像データを求め、エッジ検出で求めたエッジ強度
データから粒状領域の粒状揺らぎ成分の振幅を圧縮する
粒状揺らぎ圧縮係数を求め、被写体画像エッジと粒状の
混在画像データに、粒状揺らぎ圧縮係数を乗じて粒状領
域の粒状揺らぎ成分のみを選択的に圧縮して粒状を抑制
し、画像エッジ領域のシャープネスを保存した画像エッ
ジ・粒状混在画像データを作成し、平滑化画像データに
加算することにより処理画像を作成することにより、上
記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル画像の
粒状などのノイズ（雑音）を抑制し、かつディジタル画
像のシャープネスを強調するディジタル画像のノイズ抑
制およびシャープネス強調のための画像処理方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真等の画像を画像入力スキャナで収録
し、画像出力プリンタで出力するようなディジタル画像
では、スキャナとプリンタによる大幅なシャープネス劣
化があり、それを回復するために従来からラプラシアン
フィルタやアンシャープマスク（ＵＳＭ）によるシャー
プネス強調が行われている。しかし、画像のシャープネ
スが向上すると共に粒状などのノイズ（雑音）が悪化す
る副作用があるため、粒状のある画像においては粒状悪
化が許容される範囲内で控え目なシャープネス強調しか
行えず、原稿画像以上に画質を向上させることが困難で
あった。

【０００３】ディジタル画像において、ノイズとなる粒
状を除去しシャープネスを強調する画像処理法としては
幾つか提案されているが、粒状を除去する方法として平
均化したり、ぼかす方法を用いているため、ぼけた粒状
パターンが視覚的には不快に感じられたり、微小な被写
体構造が不自然に消されたりする等の問題点があり、写
真のような審美的な画像には適さない。

【０００４】写真、印刷、テレビジョン、各種複写機等
の画像において、カメラ等の光学系による鮮鋭度劣化、
写真感光材料に固有の粒状や鮮鋭度劣化、もしくは写真
や印刷等の原稿画像を画像入力装置でディジタル化する
際に付加されるノイズ（雑音）や鮮鋭度劣化を回復する
ため、ノイズを抑制したり、シャープネスを強調する画
像処理法として種々の方法が考案されている。たとえ
ば、従来の画像処理方法では、粒状除去処理方法として
は平滑化やコアリングという方法が用いられ、シャープ
ネス強調処理法としてはアンシャープマスク（ＵＳＭ；
Unsharp Masking)やラプラシアン、あるいはハイパスフ
ィルタによる処理が用いられている。しかし、これらの
従来の粒状除去処理方法では粒状を抑制すると不自然な
違和感のあるアーチィファクトが生じたり、本来は抑制
してはならない画像の微細構造を粒状と共に抑制してし
まう等の望ましくない欠点を有していた。

【０００５】たとえば、特表昭５７−５００３１１号公
報、同５７−５００３５４号公報および「アンシャープ
で粒状の目立つ写真画像のディジタル強調方法」、電子
画像処理国際会議録、１９８２年７月、第１７９〜１８
３頁（P.G.Powell and B.E.Bayer, ''A Method for the
Digital Enhancement of Unsharp,Grainy Photographi
c Images'' ,Proceedingus of the International Conf
erence on ElectronicImage Processing,Jul.26-28,198
2,pp.179-183)に開示されたポーウェルおよびバイヤー
らの処理法では、粒状抑制方法として平滑化処理法（ロ
ーパスフィルタ）を用い、シャープネス強調方法として
アンシャープマスク（ハイパスフィルタ）による処理法
を用いている。平滑化処理はｎ×ｎ画素の信号値にGaus
sian型等の重み付けを乗じて信号を平滑化することによ
って、粒状を抑制する処理である。シャープネス強調処
理は、先ずｍ×ｍ画素の画像信号を用いて、中心画素か
ら周囲画素の方向の微分値を求め、その値が設定した閾
値より小さい場合は粒状や雑音と見做してコアリング処
理で除去し、残った閾値より大きい微分値の和をとり、
１．０以上の定数を乗じて上記の平滑化信号に加算する
ことによりシャープネス強調を行う。

【０００６】この処理法では、粒状パターンをぼかして
いるので、粒状パターンの濃淡コントラストは低下する
が、粒状を構成する粒子の集落（モトル）からなる大き
いむらパターンが視覚的には目立つようになったりする
ため、不快な粒状として見えるという欠点がある。また
設定した閾値で粒状と画像の識別を行っている（コアリ
ング処理）ので、コントラストの低い画像信号が粒状誤
認され、粒状と共に抑制あるいは除去されてしまった
り、除去した信号と強調した画像信号との境界で不連続
性が生じ、画像に不自然なアーティファクトが見られる
という欠点がある。特に、芝生や絨毯等の微細な画像、
および布地等のテクスチャが描写されている画像におい
てこの欠点が現れ、視覚的には極めて不自然で望ましく
ないアーティファクトとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の粒状抑制・シャープネス強調画像処理方法では、シ
ャープネスはアンシャープマスクで強調し、粒状はぼか
したり、平滑化によって抑制する手法を用い、原画像か
ら粒状（ノイズ）信号と輪郭信号を信号レベルで分離し
て、輪郭信号はシャープネス強調し、平滑領域は粒状抑
制することにより、小さい信号を粒状と見做して処理す
るので、粒状の信号レベルと近い画像細部信号、すなわ
ち衣類のテクスチャや頭髪等の画像信号が粒状と共に抑
制され、画像処理のアーティファクトとして視覚的に不
快な画像となる欠点があるという問題があった。すなわ
ち、このような従来法では、粒状抑制の方法としてぼけ
や平均化を用いており、ぼけた粒状パターンは濃度の揺
らぎとしては小さくなって粒状が良くなったかのように
見えるが、逆に濃度揺らぎ量は小さいがぼけて広がった
粒状パターンが視覚的には不快なパターンと認識され、
特に、ポートレート写真等の顔や肌、あるいは壁や空等
の一様な被写体で目立つという問題があった。

【０００８】また、原画像から粒状（雑音）領域と輪郭
領域を信号レベルで分離する従来法では、原画像とぼけ
画像の差分信号から輪郭領域と平坦領域を識別し、それ
ぞれの領域に対してアンシャープマスクやラプラシアン
等の異なる係数を用いて処理することによって、平坦領
域では粒状を抑制しつつ、輪郭領域ではシャープネスを
強調してエッジをぼかすことなく粒状抑制をしている
が、輪郭領域と粒状領域の認識・分離が閾値となる信号
レベルで一律に行われるため、その境界で不連続性が生
じるという問題があった。さらに、このような従来法で
は、エッジ強調あるいはシャープネス強調方法としてア
ンシャープマスクやラプラシアンが用いられている
が、画像の輪郭・エッジ部にマッキーラインのような
縁取りが発生し易く、視覚的に不自然な印象を与えると
いう問題があった。

【０００９】本発明は、上記従来技術の現状を鑑みてな
されたものであって、写真、印刷、テレビジョン、電子
スチル写真、各種複写機等の画像において、カメラによ
るぼけ、写真感光材料の粒状やぼけ等の原稿画像に固有
のノイズ（雑音）と鮮鋭度劣化、もしくはその原稿画像
を画像入力装置でディジタル化する際に付加されるノイ
ズと鮮鋭度劣化を回復する処理を行う際に、上記従来技
術の問題点、すなわち、平滑化による粒状抑制を行うと
粒状がぼけて大きいむらが視覚的に不快に見えるという
問題点、コントラストの低い画像信号が粒状と誤認さ
れ、抑制あるいは除去される問題点、粒状除去領域とシ
ャープネス強調領域の境界が不連続になり画像に不自然
なアーティファクトが見られるという問題点を生じさせ
ずに、粒状を抑制し、かつ画像シャープネスを強調する
処理を行うディジタル画像のノイズ抑制およびシャープ
ネス強調のための画像処理方法およびこれを実施する画
像処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、先ず、原画像データにシャープネス強調
の処理を行い、画像を鮮鋭化すると共にこの画像中に含
まれている粒状・ノイズ（雑音）を共に鮮鋭化して、シ
ャープネス強調画像データを作成し、前記原画像データ
に平滑化処理を行って、平滑化画像データを作成し、前
記シャープネス強調画像データからこの平滑化画像デー
タを減算して、シャープネス強調された被写体画像のエ
ッジと、同じくシャープネス強調された粒状と、が混在
する被写体エッジと粒状の混在画像データを作成し、ま
た、前記原画像データからエッジ検出を行って被写体エ
ッジ領域と粒状領域とを識別するためのエッジ強度デー
タを求め、エッジ強度データから粒状領域における粒状
揺らぎ成分の振幅を圧縮する粒状揺らぎ圧縮係数データ
を求め、前記被写体画像エッジと粒状の混在画像データ
に、この粒状揺らぎ圧縮係数データを乗じて粒状領域に
おける粒状揺らぎ成分のみを選択的に圧縮することによ
って粒状を抑制し、画像エッジ領域のシャープネスを保
存した画像エッジ・粒状混在画像データを作成し、前記
平滑化画像データに前記粒状抑制・シャープネス強調画
像エッジ・粒状混在画像データを加算することにより処
理画像を作成することを特徴とするディジタル画像のノ
イズ抑制およびシャープネス強調のための画像処理方法
を提供するものである。

【００１１】また、本発明は、原画像データにシャープ
ネス強調処理を行い、画像と共にこの画像中に含まれる
粒状あるいはノイズを鮮鋭化したシャープネス強調画像
データを作成するシャープネス処理部と、前記原画像デ
ータに平滑化処理を行って、平滑化画像データを作成す
る平滑化処理部と、前記シャープネス強調画像データか
らこの平滑化画像データを減算して、シャープネス強調
された被写体画像のエッジと、同じくシャープネス強調
された粒状と、が混在する被写体画像エッジと粒状の混
在画像データを作成するエッジ・粒状混在成分抽出部
と、前記原画像データからエッジ検出を行って被写体エ
ッジ領域と粒状領域を識別するためのエッジ強度データ
を求めるエッジ検出部と、このエッジ強度データから粒
状領域における粒状揺らぎ成分の振幅を圧縮する粒状揺
らぎ圧縮係数データを求める粒状圧縮係数データ演算部
と、前記被写体画像エッジと粒状の混在画像データに、
この粒状揺らぎ圧縮係数を乗じて粒状領域における粒状
揺らぎ成分のみを選択的に圧縮することによって粒状を
抑制し、画像エッジ領域のシャープネスを保存した画像
エッジ・粒状混在画像データを作成する粒状成分圧縮処
理部と、前記平滑化画像データに前記粒状抑制・シャー
プネス強調した画像エッジ・粒状混在画像データを加算
することにより処理画像を作成する出力画像演算部とを
有することを特徴とするディジタル画像のノイズ抑制お
よびシャープネス強調のための画像処理装置を提供する
ものである。

【００１２】ここで、前記粒状揺らぎ圧縮係数データ
は、前記被写体エッジ領域では、１．０に等しいか近い
値を持ち、前記被写体エッジ領域から離れるに従って徐
々に小さくなり、前記粒状領域では、０．０から１．０
までの所定設定値となるのが好ましい。また、前記粒状
揺らぎ圧縮係数データが、この粒状揺らぎ圧縮係数デー
タをＣ_G（ｘ，ｙ）とし、前記エッジ強度データ（正規
化されたＥ_O（０≦Ｅ_O≦１））とするとき、下記式
（１）で表わされるのが好ましい。Ｃ_G（ｘ，ｙ）＝（１−Ｋ_G）Ｅ_O（ｘ，ｙ）＋Ｋ_G （１）ここで、Ｋ_Gは、粒状領域の粒状圧縮を調節する粒状圧
縮定数であり、０．０≦Ｋ_G≦１．０の範囲の値であ
る。

【００１３】また、前記エッジ検出は局所分散方式によ
るものが好ましく、前記シャープネス強調処理はガウシ
ャン型のアンシャープマスク処理であるのが好ましく、
また前記平滑化処理はガウシャン型のマスク処理である
のが好ましい。勿論、これらはガウシャン型に限られる
ものではなく、他のものでも良い。また、シャープネス
強調は、粒状抑制無しでは粒状がかなり目立っても、必
要十分に強く掛けるのが好ましい。また、前記被写体エ
ッジ領域と粒状領域の重み付け演算を行うための粒状圧
縮係数データＣ_G（ｘ，ｙ）は、エッジ領域と粒状領域
の境界をオン／オフの二値で急峻に分割するものではな
く、両領域の比率が徐々に変化するものが好ましい。

【００１４】また、前記粒状抑制方法が、原画像にシャ
ープネス強調処理を施して粒状パターンを空間的に微細
化すると共に粒状揺らぎの振幅を縮小するのが好まし
い。また、空間的な微細化と振幅の縮小は、銀塩写真感
光材料では感光素子であるハロゲン化銀粒子を微粒子化
することに相当するため、視覚的な粒状性を細かく、心
地良いものとすることができる。

【００１５】

【作用】本発明の画像処理方法および装置は、以下に述
べる発明の作用を有する。１）カメラレンズ、写真フィルム、およびフィルムをデ
ィジタル化するスキャナの光学系等によってシャープネ
スが劣化した原画像にシャープネス強調処理を施して、
被写体画像を選択的にシャープにすることができる。２）粒状パターンにシャープネス強調処理が施されるの
で、ぼけて広がった粒状パターンが鮮鋭化されると共
に、粒状揺らぎ信号の振幅を縮小するので、空間的にも
信号の変動でも微細で、見た目に心地よい粒状パターン
が得られる。これは、銀塩方式のカラーフィルムでは、
乳剤粒子をより微細化することに相当する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係るディジタル画像のノ
イズ抑制およびシャープネス強調のための画像処理方法
およびこれを実施する画像処理装置を添付の図面に示す
好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る画像処理装置を組み
込んだ、カラー画像を読み取り、粒状抑制・シャープネ
ス強調の画像処理を行い、カラー画像を出力するカラー
画像再生システムのブロック図である。図２は、本発明
に係る画像処理方法を実施する画像処理装置の一実施例
のブロック図である。図３は、本発明の画像処理方法の
処理アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
以下の説明では、ディジタル画像としてカラー写真画像
を代表例として説明する。

【００１８】図１に示すように、カラー画像再生システ
ム１０は、カラー写真画像（カラーネガフィルム、カラ
ーリバーサルフィルムなどのフィルム画像などやディジ
タルカメラ等の撮影画像）などのカラー画像を読み取っ
てディジタル入力画像データを得る画像入力装置１２
と、画像入力装置１２から入力される入力画像データに
所要の画像処理とともに本発明のディジタル画像のノイ
ズ抑制およびシャープネス強調のための画像処理を施し
て、出力画像データＩ₁を得る画像処理装置１４と、画
像処理装置１４から出力される出力画像データＩ₁に基
づいてプリント画像などのカラー画像を出力する画像出
力装置１６とを具備する。

【００１９】画像入力装置１２は、ディジタルカラー画
像データを作成して、画像処理装置１４への入力画像デ
ータとして出力するためのもので、例えば、カラー（ま
たはモノクロ）ネガフィルムやカラー（またはモノク
ロ）リバーサルフィルムなどのカラーフィルム画像を読
み取ってディジタル画像データを作成するフィルムスキ
ャナ装置、印刷物や反射プリント画像などのカラー反射
原稿画像を読み取ってディジタル画像データを作成する
反射原稿用スキャナ装置、被写体を直接撮影してディジ
タル画像データを作成するディジタルカメラや電子スチ
ルカメラやビデオカメラ、もしくは、これらで作成され
たディジタル画像データを格納した記録媒体、例えば、
スマートメディア、ＰＣカードなどの半導体メモリーや
ＦＤ、Ｚｉｐなどの磁気記録媒体やＭＯ、ＭＤなどの光
磁気記録媒体やＣＤ−ＲＯＭ、Ｐｈｏｔｏ−ＣＤなどの
光記録媒体などをドライブしてディジタル画像データと
して読み出すドライバ、これらのディジタル画像データ
を読み込んでソフトコピー画像を表示するＣＲＴモニ
タ、液晶モニタなどの表示装置、および読み込んだもし
くは表示されたディジタル画像データを全体的にもしく
は部分的に画像処理する画像処理用ＰＣ、ＷＳなどのコ
ンピュータなどを挙げることができる。

【００２０】画像出力装置１６は、最終処理画像データ
として画像処理装置１４から出力される出力画像データ
に基づいて、カラー写真画像などのカラー入力画像が再
現されたカラー画像を出力するためのもので、反射プリ
ント画像や反射原稿画像などのカラーハードコピー画像
を出力するディジタルフォトプリンタや複写機や電子写
真、レーザプリンタ、インクジェット、熱昇華型、ＴＡ
などの種々の方式のディジタルカラープリンタなどの画
像出力装置、ソフトコピー画像として表示するＴＶ、Ｃ
ＲＴモニタ、液晶モニタ等の表示装置やＰＣやＷＳなど
のコンピュータなどを挙げることができる。

【００２１】本発明の特徴とする画像処理装置１４は、
画像入力装置１２からの入力画像データの色および調子
（階調）を画像出力装置１４に所望の色および調子再現
で出力するために調整処理して原画像データＩ_Oを作成
する色・調子処理部１８と、この色・調子処理部１８に
よって処理された原画像データＩ_Oに本発明の最も特徴
とする部分であって、本発明のディジタル画像のノイズ
抑制およびシャープネス強調のための画像処理方法を実
施して出力画像データＩ₁を作成する粒状抑制・シャー
プネス強調画像処理部２０と、色および調子再現性が調
整された画像データに基づいて再生画像を表示する画像
モニタおよび種々の所要の画像処理や本発明の画像処理
を行うためのパラメータを設定する画像処理パラメータ
設定部からなる画像モニタ・画像処理パラメータ設定部
２２とを有する。

【００２２】ここで、色・調子処理部１８は、画像入力
装置１２から入力される入力画像データの色および調子
（階調）の再現性を画像出力装置１６において適正に再
現されるように色変換または色補正（階調変換または補
正も含む）を行って、本発明の画像処理方法を実施する
ための原画像データＩ_Oを作成するものであり、ここで
行われる処理としては、例えば、色（グレイ）変換や補
正、階調補正、濃度（明るさ）補正、彩度補正、倍率変
換、濃度ダイナミックレンジの圧縮・伸長などの種々の
処理を挙げることができる。

【００２３】画像モニタ・画像処理パラメータ設定部２
２は、画像モニタおよび画像処理パラメータ設定部から
なり、画像モニタに画像入力装置１２から入力された入
力画像データに基づいて入力画像を表示するとともに、
この画像モニタを用いて（例えばＧＵＩなどによって）
入力画像データに色・調子処理部１８および本発明の画
像処理方法を実施するための粒状抑制・シャープネス強
調画像処理部２０で行う各種の画像処理のパラメータを
図示しないマウスやキーボードなどのデータ入力機によ
って設定するためのものである。ここで、設定されるパ
ラメータは、上述した各種の処理に用いられる補正係
数、変換係数、倍率などや後に詳細に説明する本発明の
画像処理方法を実施する上で必要となる様な係数などの
パラメータなどを挙げることができる。

【００２４】本発明の画像処理方法を実施する粒状抑制
・シャープネス強調画像処理部（以下、単に本画像処理
部という）２０は、色・調子処理部１８で作成された原
画像データＩ_Oに本発明の特徴とする粒状抑制・シャー
プネス強調画像処理を行って、画像出力装置１６に出力
するための出力画像データである最終処理画像データＩ
₁を作成するためのものである。

【００２５】ここで、本画像処理部２０は、図２に示す
ように、原画像データＩ_Oにシャープネス強調処理を行
って、画像とともにこの画像中に含まれる粒状あるいは
ノイズ（雑音）をも鮮鋭化されたシャープネス強調画像
データＩ_Sを作成するシャープネス強調処理部２４と、
原画像データＩ_Oに平滑化処理を行って、平滑化画像デ
ータＩ_AVを作成する平滑化処理部２６と、シャープネス
強調画像データＩ_Sから平滑化画像データＩ_AVを減算し
て、共にシャープネス強調された被写体画像のエッジと
粒状とが混在する被写体画像エッジと粒状との混在画像
データΔＩ_EGを作成するエッジ・粒状混在成分抽出部２
８と、原画像データＩ_Oからエッジ検出を行って、被写
体エッジ領域と粒状領域とを識別するためのエッジ強度
データ、すなわちエッジ成分Ｅ_Oを求めるエッジ検出部
３０と、このエッジ成分Ｅ_Oから粒状領域における粒状
揺らぎ成分の振幅を圧縮する粒状揺らぎ圧縮係数Ｃ_Gを
求める粒状圧縮係数演算部３２と、エッジ・粒状混在成
分抽出部２８で得られた混在画像データΔＩ_EGにこの粒
状揺らぎ圧縮係数Ｃ_Gを乗じて粒状が抑制され、画像エ
ッジ領域のシャープネスが保存された画像エッジ・粒状
混在画像データΔＩ_EG’を作成する粒状成分圧縮処理部
３４と、平滑化処理部２６で作成された平滑化画像デー
タＩ_AVに粒状抑制・シャープネス強調された画像エッジ
・粒状混在データΔＩ_EG’を加算して、画像出力装置１
６へ出力するための出力画像データとして、最終処理画
像データＩ₁を作成する出力画像演算部３６とを有す
る。

【００２６】図２に示す粒状抑制・シャープネス強調画
像処理部２０は、基本的に以上のように構成されるが、
以下に図３に示す本発明の画像処理方法の処理アルゴリ
ズムを示すフローチャートを参照しながら、本処理部２
０の作用および本発明の画像処理方法について詳細に説
明する。

【００２７】本発明においては、図２および図３に示す
ように、各画素毎に先ず、原画像Ｉ_Oから、シャープネ
ス強調処理部２４においてシャープネス強調画像Ｉ
_Sと、平滑化処理部２６において平滑化画像Ｉ_AVを作成
し、エッジ・粒状混在成分抽出部２８においてエッジと
粒状（ノイズ）が混在した微細画像データΔＩ_EGを抽出
する。一方、エッジ検出部３０において原画像Ｉ_Oから
画像中の被写体のエッジ成分Ｅ_Oを検出し、粒状圧縮係
数演算部３２において粒状成分の圧縮係数データＣ
_G（ｘ，ｙ）を求める。Ｃ_G（ｘ，ｙ）はエッジ領域で
は１．０に近い値を持ち、上記エッジ・粒状混在微細画
像データΔＩ_EG（ｘ，ｙ）を圧縮せずに元の画像成分を
保持し、一方、粒状領域では、０．０〜１．０の値を持
ち、粒状成分の信号を圧縮するような係数である。

【００２８】粒状成分圧縮処理部３４において上記粒状
圧縮係数データＣ_G（ｘ，ｙ）を、先に求めたエッジ・
粒状混在微細画像データΔＩ_EG（ｘ，ｙ）に乗算して、
粒状領域では粒状成分を圧縮し、エッジ領域では元のエ
ッジ・粒状混在微細画像データを保存する。この処理に
より、粒状成分は抑制し、かつエッジ成分はシャープネ
ス強調されたエッジ・粒状混在微細画像データΔＩ_EG’
を得ることができる。最後に、出力画像演算部３６にお
いて平滑化画像Ｉ_AVに上記エッジ・粒状混在微細画像デ
ータΔＩ_EG’を加算することによって、粒状が抑制さ
れ、シャープネスが強調された処理画像Ｉ₁を得ること
ができる。

【００２９】本発明の特徴は、・原画像に強いシャープネス強調処理を行い、被写体画
像と共に粒状やノイズを鮮鋭化し、・原画像から被写体エッジを検出し、そのエッジ信号に
基づいて粒状揺らぎの振幅を圧縮する係数を算出し、・上記粒状圧縮係数を用いて、粒状成分のみを選択的に
圧縮することによって、粒状を抑制することにより、・粒状を空間的に細かく、かつ、振幅を小さくすること
ができ、銀塩カラーフィルムのハロゲン化銀粒子の微粒
子化に相当する粒状抑制処理効果があり・画像中の被写体のシャープネスを大幅に向上させるこ
とができる点にある。

【００３０】また、粒状圧縮係数はエッジ強度の値に連
動して被写体エッジの中心で１．０あるいはそれより小
さい極大値をとり、エッジから離れる程小さくなり、粒
状領域ではある設定値になるように決められる。したが
って、粒状領域と画像エッジとの境界は on / off 的な
ものではなく、互いにオーバーラップしていて、比率が
徐々に連続的に変化するものなので、両領域の境界が不
自然になることがなく、極めて自然なものとなる。ま
た、シャープネスを強調し、粒状あるいはノイズを抑制
する本発明の画像処理アルゴリズムを、ディジタル化さ
れた画像データに対して、コンピュータあるいは専用画
像処理装置１４を使用して処理することができる。

【００３１】次に、本発明の画像処理方法の各工程につ
いて図３（および図２）を参照して簡単に説明する。１）シャープネス強調工程（シャープネス強調処理部２
４）ガウシアン型アンシャープマスク(Gaussian USM)を用い
て、原画像Ｉ₀に画像入出力系のぼけ回復と共に、光学
プリントを凌ぐためにかなり大幅なシャープネス強調を
行い、シャープネス強調画像Ｉ_Sを作成する。２）平滑化工程（平滑化処理部２６）およびエッジ・粒
状混在成分の抽出工程（エッジ・粒状混在成分抽出部２
８）例えば、平均化やぼけマスクを用いて原画像Ｉ₀（ｘ，
ｙ）の平滑化画像Ｉ_AV（ｘ，ｙ）を作成し、シャープネ
ス強調画像Ｉ_S（ｘ，ｙ）から下記式（２）によってエ
ッジ・粒状混在の微細画像データΔＩ_EG（ｘ，ｙ）を作
成する。 ΔＩ_EG（ｘ，ｙ）＝Ｉ_S（ｘ，ｙ） − Ｉ_AV（ｘ，ｙ）（２）

【００３２】３）エッジ検出（エッジ検出部３０）と粒
状成分圧縮係数データの算出工程（粒状圧縮係数演算部
３２）原画像Ｉ₀から被写体画像のエッジ部分を、例えば局所
分散方式を用いて検出してエッジ強度Ｅ₀として求め、
次式（１）で粒状圧縮係数データＣ_G（ｘ，ｙ）を計算
する。Ｃ_G（ｘ，ｙ）＝（１−ｋ_G）Ｅ_O（ｘ，ｙ）＋ｋ_G （１）ここで、ｋ_Gは粒状領域の粒状の圧縮の程度を調節する
定数を表わす。ｋ_Gの値は０．０≦ｋ_G≦１．０の範囲
で、粒状の抑制効果が好ましいものとなる値を選択す
る。

【００３３】４）粒状成分圧縮工程（粒状成分圧縮処理
部３４）先に求めたシャープネス強調処理を施した被写体画像エ
ッジ成分と粒状成分を含むエッジ・粒状混在成分ΔＩ_EG
（ｘ，ｙ）に、下記式（３）のように上記式（１）の粒
状圧縮係数データＣ_Gを乗算することによって、粒状領
域の粒状成分のみを圧縮した微細画像データΔＩ_EG’
（ｘ，ｙ）を求めることができる。 ΔＩ_EG’（ｘ，ｙ）＝Ｃ_G（ｘ，ｙ）ΔＩ_EG（ｘ，ｙ）（３）

【００３４】５）粒状抑制・シャープネス強調画像の計
算工程（最終画像の算出工程）（出力画像演算部３６）式（３）で算出した粒状成分のみを圧縮して求めた微細
画像データΔＩ_EG’（ｘ，ｙ）を、先に求めた平滑化画
像Ｉ_AV（ｘ，ｙ）に加算することによって、原画像Ｉ_O
（ｘ，ｙ）の被写体エッジ領域はシャープネス強調さ
れ、粒状領域は粒状抑制された処理画像Ｉ₁（ｘ，ｙ）
を得る。Ｉ₁（ｘ，ｙ）＝Ｉ_AV（ｘ，ｙ）＋ ΔＩ_EG’（ｘ，ｙ）（４）

【００３５】本発明の画像処理方法において対象とする
画像としては、特に制限的ではないが、銀塩フィルムを
用いた写真、ディジタルカメラによる写真、印刷、各種
複写機等のハードコピー画像のみならず、テレビジョ
ン、コンピュータのＣＲＴ、液晶などの表示装置に表示
されるソフトコピー画像であってもよい。また、以上の
説明では、これらの画像において抑制すべきノイズとし
て粒状を代表例として説明しているが、本発明はこれに
限定されず、カメラによるボケ、写真感光材料の粒状や
ぼけ等に起因する原稿画像に固有のノイズ、もしくはこ
れらの原稿画像をスキャナ等の画像入力装置で読み取っ
てディジタル画像化する際に付加されるノイズ、あるい
はビデオカメラや電子スチルカメラやディジタルカメラ
で撮影してディジタル画像化する時に混入するノイズな
ど、画像再現においてざらついて見える抑制の対象とな
るノイズであればどのようなものでもよい。

【００３６】次に、本発明の画像処理方法の各工程につ
いて詳細に説明する。１）まず、シャープネス強調工程について説明する。こ
こで、画像のシャープネスを強調する方法としては、ア
ンシャープマスク(Unsharp masking, USM)またはラプラ
シアン(Laplacian) が良く知られている。本発明におい
ても、これらを用いることにより、画像のシャープネス
劣化が軽度なものであれば、画像のシャープネスを強調
することができる。アンシャープマスクは、次式のよう
に原画像Ｉ₀(x,y)から、Ｉ₀(x,y)を平均化あるいはぼか
した画像＜Ｉ₀(x,y)＞を引いて求めたエッジ強調成分Ｉ
₀(x,y)−＜Ｉ₀(x,y)＞に係数ａを掛けて原画像Ｉ₀(x,y)
に加算することによって、シャープネス強調画像Ｉ
_S(x,y) を求める方法である。Ｉ_S(x,y) ＝Ｉ₀(x,y)＋ａ〔Ｉ₀(x,y)−＜Ｉ₀(x,y)＞〕 (５）ここで、ａはシャープネス強調の程度を調節する定数で
あり、ｘ，ｙは、画像中の注目画素の位置を示す。ラプ
ラシアンは、画像Ｉ₀(x,y)の二次微分（ラプラシアン）
▽²Ｉ₀(x,y)を原画像から引くことによって、シャープ
ネス強調する方法で、次式で表される。Ｉ_S(x,y) ＝Ｉ₀(x,y)−▽²Ｉ₀(x,y) (６）ラプラシアンによるシャープネス強調の具体的な例とし
ては、下記のような３×３の係数配列が良く用いられ
る。 0 −1 ０ −1 −1 −1 1 −2 1 −1 5 −１ −1 9 −1 −2 5 −2 (７） 0 −1 ０ −1 −1 −1 1 −2 1

【００３７】この係数配列では、特に強いシャープネス
強調を掛けたときに、画像のエッジに不自然な輪郭が発
生し易い。そこで、そのような欠点を少なくするため
に、本発明では式（８）に示したような正規分布型(Gau
ssian)のぼけ関数を用いたアンシャープマスクを用いる
のが好ましい。 G(x,y)＝(1/2πσ²)exp[−(x²+ y²)/２σ²] (８）ここで、σ²は正規分布関数の広がりを表すパラメータ
であり、マスクの端ｘ＝ｘ₁における値とマスクの中心
ｘ＝０における値の比、 G(x₁,0)/G(0,0)＝exp[−x₁ ²/２σ²] （９）が０．１〜１．０となるように調節することによって、
３×３のアンシャープマスクのシャープさを所望のもの
とすることができる。式（９）の値を１．０に近い値に
すると、式（７）の中央のラプラシアンフィルタとほぼ
同じマスクを作ることができる。マスクのシャープさを
変更するには、この他にマスクの大きさを変更する方法
があり、たとえば５×５、７×７、９×９等のマスクを
用いることによって、シャープネス強調の空間周波数域
の大幅な変更が可能となる。

【００３８】また、マスクの関数形としても、上記の正
規分布型以外のもの、たとえば、下記式（１０）のよう
な指数関数型のマスクを用いることができる。 E(x,y)＝exp[−(x² + y²)^1/2／ａ] （１０）ここで、ａは式（８）のσ²と同様にアンシャープマス
クの広がりを表すパラメータであり、マスクの端の値と
マスクの中心値の比、 E(x₁,0)/E(0,0)＝exp[−x₁／ａ] （１１）が０．１〜１．０となるように調節することによって、
３×３のアンシャープマスクのシャープさを所望のもの
とすることができる。式（１２）に、E(x₁,0)/E(0,0)＝
０.3としたときの式（１０）の指数関数のマスクの数値
例を示す。 0.18 0.30 0.18 0.30 1.00 0.30 （１２） 0.18 0.30 0.18 このマスクから、アンシャープマスクの１例を計算する
と、次式（１３）のようになる。 −0.12 −0.22 −0.12 −0.21 2.32 −0.21 （１３） −0.12 −0.21 −0.12

【００３９】このようなアンシャープマスクを用いて、
原画像Ｉ₀(x,y)からシャープネス強調画像Ｉ_S(x,y）を
求めることができる。なお、本発明に用いられるアンシ
ャープマスクおよびシャープネス強調方法は、上述した
ものに限定されるわけではなく、この他の従来公知のア
ンシャープマスクや空間周波数フィルタリング等による
シャープネス強調方法を適用可能なことはもちろんであ
る。

【００４０】２）次に平滑化工程について説明する。平
滑化を行う方法としては、実空間領域の処理と空間周波
数領域の処理を挙げることができる。実空間領域処理で
は、隣接する画素全体の和を求め平均値を計算してその
値に置き換える方法、各画素に重み係数、たとえば正規
分布型の関数を掛けて平均値を求める方法、メディアン
フィルタのような非線型な処理を行う方法等の種々の方
法がある。一方、空間周波数領域の処理では、ローパス
フィルタを掛ける方法がある。たとえば、重み係数を用
いる平均化の方法では下記式（１４）を挙げることがで
きる。

【００４１】

【数１】

【００４２】ただし、ｎは平均化のマスクサイズ、ｗは
重み係数である。ｗ＝１．０とすると、単純平均とな
る。本発明では、実空間領域処理の中で、正規分布型の
重み係数を掛けて平均値を求める方法を用いることにす
るが、これに限定されない。この時、処理のマスクとし
ては、下記のようなｎ×ｎ画素のマスクを用いるのが好
ましい。具体的には３×３から５×５、７×７、９×９
程度のものを用いるのが好ましい。 w₁₁ w₁₂ w₁₃・・・・・ w_1n w₂₁ w₂₂ w₂₃・・・・・ w_2n w₃₁ w₃₂ w₃₃・・・・・ w_3n ・・・・（１５）・・・・ w_n1 w_n2 w_n3・・・・・ w_nn

【００４３】式（１６）に９×９画素のマスクの一例を
示す。この式（１６）では中心の値を１．０に正規化し
た値で示しているが、実際の処理ではマスク全体の和が
１．０になるようにする。 0.09 0.15 0.22 0.28 0.30 0.28 0.22 0.15 0.09 0.15 0.26 0.38 0.47 0.51 0.47 0.38 0.26 0.15 0.22 0.38 0.55 0.69 0.74 0.69 0.55 0.38 0.22 0.28 0.47 0.69 0.86 0.93 0.86 0.69 0.47 0.28 0.30 0.51 0.74 0.93 1.00 0.93 0.74 0.51 0.30 （１６） 0.28 0.47 0.69 0.86 0.93 0.86 0.69 0.47 0.28 0.22 0.38 0.55 0.69 0.74 0.69 0.55 0.38 0.22 0.15 0.26 0.38 0.47 0.51 0.47 0.38 0.26 0.15 0.09 0.15 0.22 0.28 0.30 0.28 0.22 0.15 0.09

【００４４】このようなマスクを用いて、原画像Ｉ₀(x,
y)から平滑化画像Ｉ_AV（x,y)を求めることができる。な
お、本発明に用いられる平滑化方法としては、上述した
種々の方法に限定されるわけではなく、従来公知の平滑
化方法はいずれも適用可能なことはいうまでもない。

【００４５】３）次いで、粒状とエッジの混在成分の抽
出工程について説明する。こうして得られたシャープネ
ス強調画像Ｉ_S(x,y）と平滑画像Ｉ_AV(x,y) から、両者
の差を計算し粒状とエッジとの混在成分ΔＩ_EG(x,y) と
して抽出する。 ΔＩ_EG(x,y）＝Ｉ_S(x,y) −Ｉ_AV(x,y) （１７）

【００４６】４）エッジ検出工程について説明する。こ
こでは、一例として局所分散方式によるエッジ検出を代
表例として説明するが、本発明はこれに限定される訳で
はない。

【００４７】前処理：濃度変換、エッジ検出を行う際に先ず、式（１８）に示したよう
に、原画像Ｉ₀(x,y)のＲ，Ｇ，Ｂの３色の濃度値Ｄ_R，
Ｄ_G，Ｄ_Bに重み係数ｒ，ｇ，ｂを掛けて視覚濃度(Vis
ual density)Ｄ_Vに変換する。Ｄ_V＝（ｒＤ_R＋ｇＤ_G＋ｂＤ_B）／（ｒ＋ｇ＋ｂ) （１８）重み係数としては、例えば、ｒ：ｇ：ｂ＝４：５：１の
ような値を用いる。この変換を行うのは、Ｒ，Ｇ，Ｂで
相関の無い粒状やノイズを減少させ、エッジ検出の精度
を向上させるためである。前処理の配列の大きさは範囲
は５×５、あるいは７×７画素程度のものを用いるのが
よいが、それは、次の処理で配列内の画像濃度の変動
を、配列内で小さい配列、例えば、図４に示すように、
３×３程度の配列を用いて、移動しながら計算するため
である。

【００４８】なお、エッジ検出における重み係数ｒ，
ｇ，ｂは以下のようにして求めることができる。重み係
数については、視覚で観察したときに目立つ（これは、
分光的な視感度分布に対応するという見方もあるが）、
すなわち寄与の大きい色の画像データの重み係数が大き
いという考えに基づいて最適な値に設定するのが好まし
い。一般には、視覚評価実験等に基づいて経験的な重み
係数が求められており、下記のような値が一般的な知見
として知られている（公知文献としては、野口高史、
「心理対応の良い粒状評価法）、日本写真学会誌，５７
（６），４１５（１９９４）があり、色によって異なる
が、下記の比に近い数値が示されている）。ｒ：ｇ：ｂ＝３：６：１ｒ：ｇ：ｂ＝４：５：１ｒ：ｇ：ｂ＝２：７：１（１９）ここで、係数の比ｒ：ｇ：ｂとして好ましい値の範囲を
規定するとすれば、r＋ｇ＋ｂ＝１０．０でｂを１．０
としたときに、ｇの値として、ｇ＝５．０〜７．０の範囲の値が好ましい。ただし、ｒ＝１０．０−ｂ−ｇ
である。

【００４９】局所分散によるエッジ検出、エッジの検出は、図４に示すように、上記視覚濃度Ｄ_V
の画像データからｎ_E×ｎ_E画素の配列を移動しつつ、
配列内の画像濃度変動を式（２０）を用いて、その位置
毎の局所的な標準偏差σを順次局所分散として計算する
ことによって、画像中の被写体エッジの検出を行う。画
素配列の大きさ（ｎ_E×ｎ_E）は、検出精度および計算
負荷を考慮して適宜決めればよいが、例えば３×３、あ
るいは５×５程度の大きさを用いるのが好ましい。

【００５０】

【数２】ただし、Ｄ_ijは局所分散を計算するｎ_E×ｎ_Eの画素配
列の濃度で、＜Ｄ＞はその配列の平均濃度で、

【数３】である。

【００５１】エッジ強度の算出工程、原画像Ｉ_O（ｘ，ｙ）から、上記式（２０）に示した局
所分散σ(x,y) を計算し、被写体画像のエッジ強度Ｅ_O
(x,y) を求めるには、下記式（２２）のような指数関数
で表した式を用いる。Ｅ_O(x,y) ＝１− exp [−σ(x,y）／ａ_E] （２２）ただし、ａ_Eは局所分散σ(x,y）の値をエッジ強度に変
換する際の係数であって、エッジ強度Ｅ_O＝０．５に割
り付ける局所分散σ(x,y）の閾値σ_Tとすると、ａ_E＝−σ_T／ log_e(0.5) （２３）である。σ_Tの値は、粒状と被写体輪郭の信号の大きさ
によって適切な値にする必要があるが、各色８ｂｉｔ
（２５６階調）のカラー画像では、１０〜１００の範囲
の値が好ましい。この変換は、LUT(Look up table)とし
て作成しておくと、変換に要する計算時間を短縮するこ
とができる。

【００５２】エッジ強度Ｅ_O(x,y) を求める変換式とし
ては、上記式に限定されるものではなく、他の式を用い
ることもできる。たとえば、下記のようなガウシャン型
の関数を用いても良い。Ｅ_O(x,y) ＝１− exp｛− [σ(x,y)]²／ａ_E1 ²｝（２４）ただし、ａ_E1はσ(x,y) からＥ_O(x,y) に変換する際の
係数で、Ｅ_O(x,y) ＝０．５に割り付ける局所分散σ
(x,y) の閾値をσ_Tとすると、ａ_E1 ²＝−σ_T ²／ log_e(0.5) （２５）である。σ_Tの値は、各色８ｂｉｔ（２５６階調）のカ
ラー画像では、１０〜１００の範囲の値が好ましい。

【００５３】ところで、本発明においてエッジ検出法と
しては、上記局所分散方式のエッジ検出法に限定される
わけではなく、他のエッジ検出法も利用可能である。上
記局所分散方式以外のエッジ検出法には、一次微分や二
次微分に基づく方法があり、それぞれに、更に幾つかの
方法がある。まず、空間的な一次微分に基づく方法とし
ては、下記の２つのオペレータがある。差分型エッジ抽
出オペレータとして、 Prewittのオペレータ、 Sobelの
オペレータ、 Robertsのオペレータなどがある。 Rober
tsのオペレータは下記式で表わすことができる。 g(i,j)＝｛[f(i,j) - f(i+l,j+l)]²＋[f(i+l,j) - f(i,
j+l)]²｝^1/2 テンプレート型オペレータとして、８方向のエッジパタ
ーンに相当する３×３テンプレートを用いる Robinson
のオペレータや Kirshのオペレータがある。次に、空間
的な二次微分に基づく方法としては、ラプラシアンを用
いた方法がある。この場合、雑音を強調してしまうの
で、先ず正規分布型のぼかし処理をしてからエッジ検出
する方法が良く用いられる。

【００５４】５）次に、粒状成分圧縮係数の算出工程に
ついて説明する。上記のように、例えば局所分散方式を
用いて、原画像Ｉ_O（ｘ，ｙ）から被写体画像のエッジ
部分を検出して求めたエッジ強度Ｅ_O（ｘ，ｙ）を用い
て、次式（前述の式（１）を再掲）で粒状圧縮係数デー
タＣ_G（ｘ，ｙ）を計算する。Ｃ_G（ｘ，ｙ）＝（１−ｋ_G）Ｅ_O（ｘ，ｙ）＋ｋ_G （１）ここで、ｋ_Gは粒状領域の粒状圧縮を調節する定数であ
る。粒状領域の圧縮定数ｋ_Gの値を１．０とすると、Ｃ
_G（ｘ，ｙ）＝１．０となるため圧縮が効かなくなる。
一方、ｋ_Gの値を小さくするにつれて圧縮が大きくな
り、ｋ_Gの値を０．０とすると、Ｃ_G（ｘ，ｙ）＝Ｅ_O
（ｘ，ｙ）となるため、エッジ強度Ｅ_O（ｘ，ｙ）の値
だけで圧縮が決まり、Ｅ_O（ｘ，ｙ）＝０．０の完全な
粒状領域では、Ｃ_G（ｘ，ｙ）＝０．０の最大圧縮が掛
かるので粒状成分が０．０になり、式（４）の処理画像
Ｉ₁（ｘ，ｙ）は平滑化画像Ｉ_AV（ｘ，ｙ）に等しくな
る。従って、粒状領域の圧縮定数ｋ_Gの値は０．０≦ｋ
_G≦１．０の範囲で設定するのが好ましい。式（１）か
ら容易に判るように、任意のｋ_G値において、Ｅ
_O（ｘ，ｙ）＝１．０のエッジ部ではＣ_G（ｘ，ｙ）の
値が大きくなるため圧縮が弱くなり、一方、Ｅ_O（ｘ，
ｙ）＝０．０の粒状領域ではＣ_G（ｘ，ｙ）＝ｋ_Gで最
大の圧縮が掛かる。従って、エッジ部から粒状領域に移
行するにつれて、エッジ強度が徐々に減少し、それと共
に圧縮（粒状抑制）が徐々に強く掛かるようになるの
で、両者の境界付近で偽輪郭が生じる等の不自然な現象
は起きない。

【００５５】ところで、粒状領域の圧縮定数ｋ_Gの値は
０．０≦ｋ_G≦１．０の範囲で設定するのが好ましい
が、より具体的には、ｋ_Gの値は処理する画像の粒状や
ノイズの大きさとシャープネス強調処理の程度によっ
て、最適な値を選択するのが好ましい。圧縮による粒状
抑制処理は、シャープネス強調処理を行った画像に対し
て行うが、その画像の粒状はシャープネス強調処理を行
う前の画像の粒状よりも鮮鋭で、且つ濃度変動が大きく
なっている。しかも、その程度は元の粒状とシャープネ
ス強調の程度に依存する。従って、処理する粒状の程度
を判定して、粒状圧縮係数を選択するのが好ましい。粒
状の粗さ（粒状度）は処理する画素の近傍のｎ×ｎ画素
の濃度変動を参照して、ＲＭＳ粒状度σ等の物理評価値
で定量化し、それに基づいて粒状圧縮係数ｋ_Gを選択す
る。以下では、ＲＭＳ粒状度σによる粒状圧縮係数の選
択方法について説明する。

【００５６】カラー写真感光材料の粒状は、通常、マイ
クロデンシトメータを用いて、４８μφの測定開口を用
いてＲＭＳ粒状度で測定されており、一般的あるいは典
型的なカラーネガフィルム、例えばSuper G ACE 100, 2
00, 400, 800（いずれも富士写真フイルム社製）などで
は４〜５の値（ＲＭＳ粒状度σ₄₈を１０００倍した値で
表示したもの）となっている。このフィルムを開口面積
Ａでスキャニングすることによってディジタル化する
と、その開口面積でのフィルムの粒状度σ_scは、良く知
られたSelwynの粒状度の式Ｓ＝σ√Ａを用いて、上記４
８μφの開口で測定したＲＭＳ粒状度σ₄₈から次式（２
６）で換算することができる。 σ_sc＝σ₄₈√Ａ₄₈／√Ａ_sc （２６）ここで、Ａ₄₈は４８μφの開口の面積である。たとえ
ば、フィルムの粒状度が４で、ディジタル化のスキャニ
ング開口を１２μφ（開口面積はＡ₁₂）とすると、 σ_sc＝σ₄₈√Ａ₄₈／√Ａ₁₂＝０．０１６（２７）となる。ただし、いずれの場合も光学系とスキャニング
開口によるぼけは同じとする。

【００５７】シャープネス強調処理を施した後にＲＭＳ
粒状度σ_SCがｐ倍に大きく（粗大化）なったとすると、 σ_sc’＝ｐσ_sc （２８）となる。粒状圧縮定数ｋ_Gの値は、処理すべき画像の粒
状度の粗大化ｐに反比例する値、すなわち、ｋ_G＝ｒ_G／ｐ（２９）が好ましい。ここで、ｒ_Gは圧縮率を調節する定数であ
り、通常０．１〜１．０の範囲の値が好ましい。ｒ_G＝
１．０のときは、シャープネス強調で粗大化された粒状
の揺らぎを元の粒状と同じレベルまで圧縮することにな
る（ただし、元の粒状より鮮鋭化されている）。また、
ｒ_G＜１．０の場合は元の粒状より小さく圧縮すること
になり、逆に１．０＜ｒ_G＜ｐの場合は元の粒状とシャ
ープネス強調された粒状の間の粒状になる。

【００５８】６）次に、粒状成分圧縮工程について説明
する。先に求めたシャープネス強調処理を施した被写体
画像エッジ成分と粒状成分を含むエッジ・粒状混在成分
ΔＩ_EG(x,y) に、下記式（３０）のように上記式（１）
の粒状圧縮係数データＣ_G（ｘ，ｙ）を乗算することに
よって、粒状領域の粒状成分のみを圧縮した微細画像デ
ータΔＩ_EG'(x,y)を求めることができる。 ΔＩ_EG'(x,y)＝Ｃ_G（ｘ，ｙ）ΔＩ_EG(x,y) （３０）

【００５９】７）次に、粒状抑制・シャープネス強調の
最終処理画像の計算工程について説明する。式（３０）
で求めた圧縮による粒状抑制処理をした粒状成分画像Δ
Ｉ_EG'(x,y)を、原画像を平滑化した画像Ｉ_AV (x,y)に式
（３１）のように加算することによって、粒状抑制・シ
ャープネス強調した最終処理画像Ｉ₁(x,y)が得られる。Ｉ₁(x,y)＝Ｉ_AV(x,y) ＋ΔＩ_EG'(x,y) （３１）この最終処理画像Ｉ₁(x,y)は、原画像Ｉ₀(x,y)の被写体
輪郭領域ではシャープネス強調され、一方、粒状領域で
は粒状パターンが鮮鋭化され、粒状の揺らぎの振幅が抑
制された画像Ｉ₁(x,y)となっている。粒状成分圧縮工程
と粒状抑制・シャープネス強調の最終処理画像の計算工
程は同時に行っても良い。本発明の画像処理方法および
これを実施する画像処理装置は基本的に以上のように構
成される。

【００６０】

【実施例】本発明のディジタル画像のノイズ抑制および
シャープネス強調のための画像処理方法および装置を実
施例に基づいて具体的に説明する。３５ｍｍカラーネガ
フィルム FUJICOLOR SUPER G ACE 400 (富士写真フィル
ム社製）に撮影された写真画像をスキャナ SCANNER & I
MAGE PROCESSOR SP-1000（画素数：２７６０×１８４
０、富士写真フイルム社製）で読み取って、Ｒ，Ｇ，Ｂ
各色８ｂｉｔでディジタル化した画像を原画像として、
図３に示す画像処理装置１４において、図３に示すフロ
ーに従って本発明の画像処理方法を行った。

【００６１】ここで、シャープネス強調処理は、式
（８）で示されるガウシアン型アンシャープマスキング
を行ない、アンシャープマスクとしては、下記式のよう
な３×３のマスクを用いた。 −０．５０ −０．８２ −０．５０ −０．８２６．２７ −０．８２ −０．５０ −０．８２ −０．５０

【００６２】平滑化処理は、正規分布型の関数を掛けて
平均値を求める方法を用い、処理マスクとしては上記式
（１６）で表わされる９×９画素のマスクをマスク全体
の和が１．０になるようにして用い、ローパスフィルタ
処理と同様の効果を得た。エッジ検出は図４に示す３×
３画素の配列を用い、上記式（２０）による局所分散方
式で行い、エッジ領域の重み付け係数Ｗ_E(x,y) は上記
式（２２）を用いて非線形変換を行った。Ｗ_Eを計算す
る際のエッジ局所分散の閾値σ_Tの値は３０とした。

【００６３】このように本発明の画像処理方法が適用さ
れた画像の３次元濃度プロファイルを原画像Ｉ₀から最
終処理画像Ｉ₁までにわたって１つのシーンについて図
５（ａ）〜図８（ｂ）に示す。図５（ａ）は原画像
Ｉ₀、図５（ｂ）はエッジ検出画像Ｅ₀、図６（ａ）は
シャープネス強調画像Ｉ_S、図６（ｂ）は平滑化画像Ｉ
_AV、図７（ａ）はエッジと粒状の混在画像ΔＩ_EG、図７
（ｂ）は粒状領域の粒状成分圧縮係数データＣ_G、図８
（ａ）はエッジと粒状の混在画像を粒状成分圧縮処理し
た画像ΔＩ_EG’、図８（ｂ）は粒状抑制・シャープネス
強調処理をした最終画像Ｉ₁を示す。

【００６４】これらの図から明らかなように、図６
（ａ）のシャープネス強調画像では被写体画像のエッジ
と共に粒状が強調され、それらが図７（ａ）のエッジと
粒状の混在画像に現れているが、図７（ｂ）の粒状圧縮
係数を乗じることによって粒状領域のみが選択的に粒状
抑制され、図８（ａ）のように、エッジシャープネスは
維持しつつ粒状のみが抑制されていることが判る。図８
（ｂ）の最終処理画像では、図６（ａ）のシャープネス
強調画像に比較して、エッジシャープネスは維持した状
態で粒状が大幅に良くなっており、かつ、図５（ａ）の
原画像と比較しても、被写体画像のシャープネスが大幅
に強調されているにも関わらず、粒状が粗大化するどこ
ろか逆に顕著に良くなっていることが判る。特に、粒状
については空間的に比較的大きい粒状揺らぎが減少し
て、粒状パターンが微細化されていることが判る。この
大きい粒状揺らぎは視覚上は不快な印象を与えるので、
それが減少して、同時に粒状パターンが微細化されるこ
とは、フィルム粒子の微粒子化に相当する効果であり、
視覚にも好ましく、かつ、心地良い粒状の改良方向であ
る。

【００６５】本発明の画像処理方法を主な銀塩写真感光
材料、すなわち、カラーネガフィルム、カラーリバーサ
ルフィルム、および、黒白フィルムに撮影した写真画像
（３５ｍｍ、ブローニー、新写真システムＡＰＳ、レン
ズ付フィルム（ＬＦ）、インスタント）等に適用したと
ころ、粒状とシャープネス共に一見して判る程の顕著な
改善効果を得ることができた。特に、粒状については鮮
鋭化と揺らぎ圧縮により粒状パターンを微細化する効
果、すなわち、感光材料の微粒子化による粒状改良に匹
敵する処理効果を有するため、従来の平均化や揺らぎの
除去等に基づく各種の粒状除去処理法の欠点であったぼ
け粒状的な不自然さや違和感はなく、心理的にも心地よ
い粒状となった。また、シャープネスについては、上記
の粒状抑制処理と組み合わせることにより、従来のアン
シャープマスクやラプラシアンフィルタよりかなり大幅
な強調効果が得られた。

【００６６】また、欧州特許第８００，１１４Ａ号の実
施例に記載されている感光材料、および画像形成方法に
おいて、その画像処理方法に、本発明の画像処理方法を
追加したところ、前記の実施例と同様に、撮影した写真
画像の粒状とシャープネス共に一見して判る程の顕著な
改善効果を得ることができた。

【００６７】本発明に係るディジタル画像のノイズ抑制
およびシャープネス強調のための画像処理方法および装
置について実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は
これに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて、種々の改良および設計の変更を行ってよいことは
もちろんである。

【００６８】

【発明の効果】本発明の画像処理方法および装置によれ
ば、先ず画像をシャープネス強調することによって、被
写体画像と粒状の双方を鮮鋭化しておき、その画像から
被写体輪郭と粒状成分を抽出し、粒状領域における粒状
の濃度揺らぎの振幅を圧縮することによって粒状を抑制
しているので、元の粒状より空間的に細かく且つ濃淡揺
らぎが小さく、視覚的にも自然な粒状抑制を実現するこ
とができる。従って、本発明によれば、粒状はシャープ
ネス強調され、且つ空間的に微細化されるので、銀塩写
真感光材料では微粒子乳剤を用いた時に得られるような
細かい粒状となり、平滑化を用いた従来法の欠点である
ぼけ粒状のような視覚的な違和感や不快感の無い自然な
粒状抑制効果を得ることができる。また、本発明の画像
処理法を銀塩カラー写真感光材料に適用することによ
り、従来の粒状抑制・シャープネス強調処理法の欠点で
あった、いわゆる「ぼけ粒状」的な不自然さや違和感が
なく、粒状とシャープネスとが同時に改善され、極めて
顕著な改善効果を得ることができ、産業上大きな効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理装置を組み込んだ、カ
ラー写真画像を読み取り、粒状抑制・シャープネス強調
の画像処理を行い、出力装置でカラー画像を出力するシ
ステムの一実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る粒状抑制・シャープネス強調の
画像処理装置の一実施例を示すブロック図である。

【図３】本発明の粒状を抑制しつつシャープネスを強
調するための画像処理方法の一実施例を示すフローチャ
ートである。

【図４】本発明の画像処理方法の局所分散方式による
エッジ検出における正方画素配列の移動の一例を説明す
る説明図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の実
施例で得られたあるシーンの原画像とエッジ検出画像の
３次元濃度プロファイルの一例を示す図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の実
施例で得られたあるシーンのシャープネス強調画像と平
滑化画像の３次元濃度プロファイルの一例を示す図であ
る。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の実
施例で得られたあるシーンのエッジと粒状の混在画像と
粒状領域の粒状成分圧縮係数データの３次元濃度プロフ
ァイルの一例を示す図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の実
施例で得られたあるシーンのエッジと粒状の混在画像を
粒状成分圧縮処理した画像と粒状抑制・シャープネス強
調処理をした最終画像の３次元濃度プロファイルの一例
を示す図である。

【符号の説明】

１０カラー画像再生システム１２画像入力装置１４画像処理装置１６画像出力装置１８色・調子処理部２０粒状抑制・シャープネス強調画像処理部２２画像モニタ・画像処理パラメータ設定部２４シャープネス強調処理部２６平滑化処理部２８エッジ・粒状混在成分抽出部３０エッジ検出部３２粒状圧縮係数演算部３４粒状成分圧縮処理部３６出力画像演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像データにシャープネス強調処理を行
い、画像と共にこの画像中に含まれる粒状あるいはノイ
ズを鮮鋭化したシャープネス強調画像データを作成し、前記原画像データに平滑化処理を行って、平滑化画像デ
ータを作成し、前記シャープネス強調画像データからこの平滑化画像デ
ータを減算して、シャープネス強調された被写体画像の
エッジと、同じくシャープネス強調された粒状と、が混
在する被写体画像エッジと粒状の混在画像データを作成
し、前記原画像データからエッジ検出を行って被写体エッジ
領域と粒状領域を識別するためのエッジ強度データを求
め、このエッジ強度データから粒状領域における粒状揺らぎ
成分の振幅を圧縮する粒状揺らぎ圧縮係数データを求
め、前記被写体画像エッジと粒状の混在画像データに、この
粒状揺らぎ圧縮係数データを乗じて粒状領域における粒
状揺らぎ成分のみを選択的に圧縮することによって粒状
を抑制し、画像エッジ領域のシャープネスを保存した画
像エッジ・粒状混在画像データを作成し、前記平滑化画像データに前記粒状抑制・シャープネス強
調した画像エッジ・粒状混在画像データを加算すること
により処理画像を作成することを特徴とするディジタル
画像のノイズ抑制およびシャープネス強調のための画像
処理方法。
【請求項２】前記粒状揺らぎ圧縮係数データは、前記被
写体エッジ領域では、１．０に等しい値か近い値を持
ち、前記被写体エッジ領域から離れるに従って徐々に小
さくなり、前記粒状領域では、０．０から１．０までの
所定設定値となる請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】前記粒状揺らぎ圧縮係数データが、この粒
状揺らぎ圧縮係数データをＣ_G（ｘ，ｙ）とし、前記エ
ッジ強度データ（正規化されたＥ_O（０≦Ｅ_O≦１））
とするとき、下記式（１）で表わされる請求項１または
２に記載の画像処理方法。Ｃ_G（ｘ，ｙ）＝（１−Ｋ_G）Ｅ_O（ｘ，ｙ）＋Ｋ_G （１）ここで、Ｋ_Gは、粒状領域の粒状圧縮を調節する粒状圧
縮定数であり、０．０≦Ｋ_G≦１．０の範囲の値であ
る。
【請求項４】原画像データにシャープネス強調処理を行
い、画像と共にこの画像中に含まれる粒状あるいはノイ
ズを鮮鋭化したシャープネス強調画像データを作成する
シャープネス処理部と、前記原画像データに平滑化処理を行って、平滑化画像デ
ータを作成する平滑化処理部と、前記シャープネス強調画像データからこの平滑化画像デ
ータを減算して、シャープネス強調された被写体画像の
エッジと、同じくシャープネス強調された粒状と、が混
在する被写体画像エッジと粒状の混在画像データを作成
するエッジ・粒状混在成分抽出部と、前記原画像データからエッジ検出を行って被写体エッジ
領域と粒状領域を識別するためのエッジ強度データを求
めるエッジ検出部と、このエッジ強度データから粒状領域における粒状揺らぎ
成分の振幅を圧縮する粒状揺らぎ圧縮係数データを求め
る粒状圧縮係数データ演算部と、前記被写体画像エッジと粒状の混在画像データに、この
粒状揺らぎ圧縮係数を乗じて粒状領域における粒状揺ら
ぎ成分のみを選択的に圧縮することによって粒状を抑制
し、画像エッジ領域のシャープネスを保存した画像エッ
ジ・粒状混在画像データを作成する粒状成分圧縮処理部
と、前記平滑化画像データに前記粒状抑制・シャープネス強
調した画像エッジ・粒状混在画像データを加算すること
により処理画像を作成する出力画像演算部とを有するこ
とを特徴とするディジタル画像のノイズ抑制およびシャ
ープネス強調のための画像処理装置。