JPH1185971A - 階調変換方法および装置 - Google Patents
階調変換方法および装置Info
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- JPH1185971A JPH1185971A JP10156929A JP15692998A JPH1185971A JP H1185971 A JPH1185971 A JP H1185971A JP 10156929 A JP10156929 A JP 10156929A JP 15692998 A JP15692998 A JP 15692998A JP H1185971 A JPH1185971 A JP H1185971A
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- G06T5/90—
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/20—Special algorithmic details
- G06T2207/20016—Hierarchical, coarse-to-fine, multiscale or multiresolution image processing; Pyramid transform
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/20—Special algorithmic details
- G06T2207/20048—Transform domain processing
- G06T2207/20064—Wavelet transform [DWT]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各画素の画素値が整数で表されている画像に
ついて原画素値をｎ倍（ｎ＞１、かつ、整数でない実
数）して整数化する階調変換を行う際に、階調変換後の
画像信号に基づく再生画像のグラデーション部分におけ
るアーチファクトの発生を抑える。 【解決手段】 階調処理装置10においては、まず、入力
された原画像信号Ｓorg （ａi,j ）に対して空間領域処
理手段11によってフィルタ処理を施して各画素毎に実数
で表されるフィルタ信号値Ｆａi,j を求める。その後、
倍率処理手段12によってこのフィルタ信号値Ｆａi,j を
ｎ倍してｎ倍信号値ｎＦａi,j とし、その後整数化処理
手段13によりｎ倍信号値ｎＦａi,j を整数化して新たな
画素値ａi,j′ を得る。
ついて原画素値をｎ倍（ｎ＞１、かつ、整数でない実
数）して整数化する階調変換を行う際に、階調変換後の
画像信号に基づく再生画像のグラデーション部分におけ
るアーチファクトの発生を抑える。 【解決手段】 階調処理装置10においては、まず、入力
された原画像信号Ｓorg （ａi,j ）に対して空間領域処
理手段11によってフィルタ処理を施して各画素毎に実数
で表されるフィルタ信号値Ｆａi,j を求める。その後、
倍率処理手段12によってこのフィルタ信号値Ｆａi,j を
ｎ倍してｎ倍信号値ｎＦａi,j とし、その後整数化処理
手段13によりｎ倍信号値ｎＦａi,j を整数化して新たな
画素値ａi,j′ を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像の階調をたて
る場合の階調変換方法および装置に関するものである。
る場合の階調変換方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】異なる色空間、例えばＹＣＣ色空間とＲ
ＧＢ色空間との間で画像信号を変換する際には、画像信
号の階調曲線の傾きをたてる処理が必要となる場合があ
る。即ち、色空間の定義が実際のシーンに対して、例え
ば８ビットの0-255 までの信号をどのようなダイナミッ
クレンジで割り当てるかが各色空間によって異なるた
め、各々の色空間間で変換をするとき、シーンに対する
階調曲線の傾きを小さいものから大きいものへ変換する
必要が生じることがある。整数値で表されている画素値
についてこのような階調曲線の傾きを大きくする階調変
換処理を行った場合、ノイズの少ないグラデーションの
シーン、即ちオリジナルの画素値が連続的に変化してい
る部分において階調変換後の画素値に不連続な部分が生
じることがある。この画素値の不連続部分は可視画像に
おいて等高線状のアーチファクトとして視認される。
ＧＢ色空間との間で画像信号を変換する際には、画像信
号の階調曲線の傾きをたてる処理が必要となる場合があ
る。即ち、色空間の定義が実際のシーンに対して、例え
ば８ビットの0-255 までの信号をどのようなダイナミッ
クレンジで割り当てるかが各色空間によって異なるた
め、各々の色空間間で変換をするとき、シーンに対する
階調曲線の傾きを小さいものから大きいものへ変換する
必要が生じることがある。整数値で表されている画素値
についてこのような階調曲線の傾きを大きくする階調変
換処理を行った場合、ノイズの少ないグラデーションの
シーン、即ちオリジナルの画素値が連続的に変化してい
る部分において階調変換後の画素値に不連続な部分が生
じることがある。この画素値の不連続部分は可視画像に
おいて等高線状のアーチファクトとして視認される。
【０００３】階調変換後の画素値の不連続は具体的に
は、以下のようにして生じる。例えば、８ビットの0-25
5 の値で表される画素値について階調曲線の傾きを1.2
倍にする場合、オリジナルの信号0,1,2,3,4,5,6,7,8 を
1.2 倍すると、それぞれ0,1.2,2.4,3.6,4.8,6.0,7.2,8.
4,9.6 となり、整数値とするために小数点以下が四捨五
入されて0,1,2,4,5,6,7,8,10という値になる。この変換
後の信号においては3,9の値がない。即ち、画像中の本
来連続的に画素値が変化するべき部分で、階調変換によ
り3,9 等の値が現れなくなるため画素値に不連続な部分
が生じるのである。
は、以下のようにして生じる。例えば、８ビットの0-25
5 の値で表される画素値について階調曲線の傾きを1.2
倍にする場合、オリジナルの信号0,1,2,3,4,5,6,7,8 を
1.2 倍すると、それぞれ0,1.2,2.4,3.6,4.8,6.0,7.2,8.
4,9.6 となり、整数値とするために小数点以下が四捨五
入されて0,1,2,4,5,6,7,8,10という値になる。この変換
後の信号においては3,9の値がない。即ち、画像中の本
来連続的に画素値が変化するべき部分で、階調変換によ
り3,9 等の値が現れなくなるため画素値に不連続な部分
が生じるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、画像中のグラ
デーション部における2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4 のよう
に画素値が変化する信号に対して、上述のように1.2 倍
した後に整数化する階調変換を行うと、階調変換後の信
号は2,2,2,2,4,4,4,4,5,5,5,5 となり、本来の画像にお
いてはノイズの少ないグラデーションであったシーンに
アーチファクトが生じる。そのため、変換後に得られる
画像において本来の画像と同様にノイズの少ないグラデ
ーションとするためには、前記信号は変換後に2,2,2,3,
3,4,4,4,5,5,5,5 のように画素値が連続的になることが
望ましい。
デーション部における2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4 のよう
に画素値が変化する信号に対して、上述のように1.2 倍
した後に整数化する階調変換を行うと、階調変換後の信
号は2,2,2,2,4,4,4,4,5,5,5,5 となり、本来の画像にお
いてはノイズの少ないグラデーションであったシーンに
アーチファクトが生じる。そのため、変換後に得られる
画像において本来の画像と同様にノイズの少ないグラデ
ーションとするためには、前記信号は変換後に2,2,2,3,
3,4,4,4,5,5,5,5 のように画素値が連続的になることが
望ましい。
【０００５】本発明の階調変換方法および装置は上記事
情に鑑みてなされたものであって、画像信号を画像の階
調の傾きをたてる、即ち、階調の傾きをｎ倍（ｎ＞１、
かつ、ｎは整数以外の実数）する階調変換を行う場合、
整数で表されている原画素値をｎ倍した変換後の画像信
号によって表される画像にアーチファクトが発生しない
ように処理を行う階調変換方法および装置を提供するこ
とを目的とするものである。
情に鑑みてなされたものであって、画像信号を画像の階
調の傾きをたてる、即ち、階調の傾きをｎ倍（ｎ＞１、
かつ、ｎは整数以外の実数）する階調変換を行う場合、
整数で表されている原画素値をｎ倍した変換後の画像信
号によって表される画像にアーチファクトが発生しない
ように処理を行う階調変換方法および装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の階調変換方法
は、画像を構成する各画素の整数で表されている原画素
値をそれぞれｎ倍（ｎ＞１、かつ、ｎは整数以外の実
数）とした上で整数化して、その整数化した値を前記画
像を構成する各画素の整数で表されている新たな画素値
とする画像の階調変換方法であって、前記画像を構成す
る各画素の原画素値からなる画像信号に対して空間領域
処理を施して、各画素毎の実数で表される空間領域信号
値を求め、各空間領域信号値をｎ倍してｎ倍信号値を生
成し、各ｎ倍信号値を整数化して前記新たな画素値を得
ることを特徴とするものである。
は、画像を構成する各画素の整数で表されている原画素
値をそれぞれｎ倍（ｎ＞１、かつ、ｎは整数以外の実
数）とした上で整数化して、その整数化した値を前記画
像を構成する各画素の整数で表されている新たな画素値
とする画像の階調変換方法であって、前記画像を構成す
る各画素の原画素値からなる画像信号に対して空間領域
処理を施して、各画素毎の実数で表される空間領域信号
値を求め、各空間領域信号値をｎ倍してｎ倍信号値を生
成し、各ｎ倍信号値を整数化して前記新たな画素値を得
ることを特徴とするものである。
【０００７】なお、前記空間領域処理としてはフィルタ
処理であることが好ましい。
処理であることが好ましい。
【０００８】前記フィルタ処理は、所定サイズのフィル
タを用い該フィルタの所定位置を注目画素上に位置させ
たときに該フィルタが覆う領域内の全画素の原画素値と
該フィルタの全画素に対応するフィルタ係数とを用いた
所定の演算に基づいて求められた値を、前記注目画素に
おける前記空間領域信号値とする処理であってもよい
し、所定サイズのフィルタを用い該フィルタの所定位置
を注目画素上に位置させたときに該フィルタが覆う領域
内の全画素の原画素値と該フィルタの全画素に対応する
フィルタ係数とを用いた所定の演算に基づいて求められ
た値と、前記注目画素における原画素値との差が所定値
より小さいとき前記求められた値を前記注目画素の空間
領域信号値とし、前記差が所定値以上であるとき前記原
画素値を前記注目画素の空間領域信号値とする処理であ
ってもよい。
タを用い該フィルタの所定位置を注目画素上に位置させ
たときに該フィルタが覆う領域内の全画素の原画素値と
該フィルタの全画素に対応するフィルタ係数とを用いた
所定の演算に基づいて求められた値を、前記注目画素に
おける前記空間領域信号値とする処理であってもよい
し、所定サイズのフィルタを用い該フィルタの所定位置
を注目画素上に位置させたときに該フィルタが覆う領域
内の全画素の原画素値と該フィルタの全画素に対応する
フィルタ係数とを用いた所定の演算に基づいて求められ
た値と、前記注目画素における原画素値との差が所定値
より小さいとき前記求められた値を前記注目画素の空間
領域信号値とし、前記差が所定値以上であるとき前記原
画素値を前記注目画素の空間領域信号値とする処理であ
ってもよい。
【０００９】なお、前記全画素に対応するフィルタ係数
が全て同じ値であり、該フィルタが覆う領域内の全画素
の原画素値の平均値を前記注目画素の前記空間領域信号
値としてもよいし、前記全画素に対応するフィルタ係数
が前記注目画素の原画素値に重み付けをするように定め
られたものであってもよい。
が全て同じ値であり、該フィルタが覆う領域内の全画素
の原画素値の平均値を前記注目画素の前記空間領域信号
値としてもよいし、前記全画素に対応するフィルタ係数
が前記注目画素の原画素値に重み付けをするように定め
られたものであってもよい。
【００１０】また、前記フィルタ処理は、各画素につい
て、安定度の高い所定の補間関数に従う補間演算によっ
て該画素の近傍の複数画素の原画素値を用いて求められ
た補間値を前記空間領域信号値とする処理であってもよ
い。
て、安定度の高い所定の補間関数に従う補間演算によっ
て該画素の近傍の複数画素の原画素値を用いて求められ
た補間値を前記空間領域信号値とする処理であってもよ
い。
【００１１】安定度の高い所定の補間関数とは、一般に
滑らかな補間関数といわれるものであり、例えばキュー
ビックスプライン補間関数とビースプライン補間関数を
用いて各画素毎に得られたそれぞれの補間係数を所定の
比率で線形結合して得られる補間係数を有する補間関数
である。なお、ビースプライン補間関数のみを利用する
ことも可能であるが、前述のキュービックスプライン補
間関数と組み合わせた補間演算の方が画像の鮮鋭度を維
持するためには好都合である。
滑らかな補間関数といわれるものであり、例えばキュー
ビックスプライン補間関数とビースプライン補間関数を
用いて各画素毎に得られたそれぞれの補間係数を所定の
比率で線形結合して得られる補間係数を有する補間関数
である。なお、ビースプライン補間関数のみを利用する
ことも可能であるが、前述のキュービックスプライン補
間関数と組み合わせた補間演算の方が画像の鮮鋭度を維
持するためには好都合である。
【００１２】本発明の階調変換装置は、画像を構成する
各画素の整数で表されている原画素値をそれぞれｎ倍
（ｎ＞１、かつ、ｎは整数以外の実数）とした上で整数
化して、その整数化した値を前記画像を構成する各画素
の整数で表されている新たな画素値とする画像の階調変
換装置であって、前記画像を構成する各画素の原画素値
からなる画像信号に対して空間領域処理を施して、各画
素毎の実数で表される空間領域信号値を求める空間領域
処理手段と、各空間領域信号値をｎ倍してｎ倍信号値を
生成する倍率処理手段と、各ｎ倍信号値を整数化して前
記新たな画素値を得る整数化処理手段とを備えてなるこ
とを特徴とするものである。
各画素の整数で表されている原画素値をそれぞれｎ倍
（ｎ＞１、かつ、ｎは整数以外の実数）とした上で整数
化して、その整数化した値を前記画像を構成する各画素
の整数で表されている新たな画素値とする画像の階調変
換装置であって、前記画像を構成する各画素の原画素値
からなる画像信号に対して空間領域処理を施して、各画
素毎の実数で表される空間領域信号値を求める空間領域
処理手段と、各空間領域信号値をｎ倍してｎ倍信号値を
生成する倍率処理手段と、各ｎ倍信号値を整数化して前
記新たな画素値を得る整数化処理手段とを備えてなるこ
とを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の効果】本発明の階調変換方法および装置は、画
像を構成する各画素の原画素値からなる画像信号に対し
てフィルタ処理等の空間領域処理を施して各画素毎の実
数で表される空間領域信号値を求めた上で各空間領域信
号値をｎ倍（ｎ＞１、かつ、ｎは整数以外の実数）して
ｎ倍信号値を生成し、各ｎ倍信号値を整数化して前記新
たな画素値を得るものであり、空間領域処理により注目
画素についての空間領域信号値がその近傍の画素の原画
素値と滑らかに結ばれるように求められることから、原
画素値のままｎ倍して整数化した場合には取り得なかっ
た値を取ることができ、特にグラデーションのように連
続する画素の画素値が徐々に変化する部分において、階
調変換後の新たな画素値も連続的に変化するものとする
ことができる。その結果、階調変換後の画像信号によっ
て再生する画像においてアーチファクトの発生を抑える
ことができる。
像を構成する各画素の原画素値からなる画像信号に対し
てフィルタ処理等の空間領域処理を施して各画素毎の実
数で表される空間領域信号値を求めた上で各空間領域信
号値をｎ倍（ｎ＞１、かつ、ｎは整数以外の実数）して
ｎ倍信号値を生成し、各ｎ倍信号値を整数化して前記新
たな画素値を得るものであり、空間領域処理により注目
画素についての空間領域信号値がその近傍の画素の原画
素値と滑らかに結ばれるように求められることから、原
画素値のままｎ倍して整数化した場合には取り得なかっ
た値を取ることができ、特にグラデーションのように連
続する画素の画素値が徐々に変化する部分において、階
調変換後の新たな画素値も連続的に変化するものとする
ことができる。その結果、階調変換後の画像信号によっ
て再生する画像においてアーチファクトの発生を抑える
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の階調変換方法およ
び装置についての具体的な実施形態について説明する。
び装置についての具体的な実施形態について説明する。
【００１５】図１は本発明の第１の実施形態による階調
変換装置の概略を示すブロック図である。本発明の階調
変換装置10は、入力された原画像信号Ｓorg(ａi,j)に対
してフィルタ処理を施し、実数で表されるフィルタ信号
値Ｆａi,jを求める空間領域処理手段11と、空間領域処
理手段11により求められたフィルタ信号値Ｆａijを所望
の階調を得るために階調変換情報入力手段15からの情報
に従ってｎ倍してｎ倍信号値ｎＦａi,j とする倍率処理
手段12と、該倍率処理手段12により得られたｎ倍信号値
ｎＦａi,j を整数化する整数化処理手段13とを備える構
成である。なお、ｎは１より大きく、かつ整数でない実
数とする。
変換装置の概略を示すブロック図である。本発明の階調
変換装置10は、入力された原画像信号Ｓorg(ａi,j)に対
してフィルタ処理を施し、実数で表されるフィルタ信号
値Ｆａi,jを求める空間領域処理手段11と、空間領域処
理手段11により求められたフィルタ信号値Ｆａijを所望
の階調を得るために階調変換情報入力手段15からの情報
に従ってｎ倍してｎ倍信号値ｎＦａi,j とする倍率処理
手段12と、該倍率処理手段12により得られたｎ倍信号値
ｎＦａi,j を整数化する整数化処理手段13とを備える構
成である。なお、ｎは１より大きく、かつ整数でない実
数とする。
【００１６】図示しない画像入力装置から画像の各画素
Ａi,j における原画素値ａi,j が整数で表されている原
画像信号Ｓorg が入力され、階調変換装置10において
は、まず空間領域処理手段11により原画像信号Ｓorg に
対して所定のフィルタ処理が行われ、画像の各画素Ａ
i,j におけるフィルタ信号値Ｆａi,j が各画素Ａi,j の
近傍の複数画素の原画素値を用いて求められる。ここ
で、原画像信号Ｓorg における原画素値ａi,j は整数で
あり、一方フィルタ信号値Ｆａi,j は実数となる。
Ａi,j における原画素値ａi,j が整数で表されている原
画像信号Ｓorg が入力され、階調変換装置10において
は、まず空間領域処理手段11により原画像信号Ｓorg に
対して所定のフィルタ処理が行われ、画像の各画素Ａ
i,j におけるフィルタ信号値Ｆａi,j が各画素Ａi,j の
近傍の複数画素の原画素値を用いて求められる。ここ
で、原画像信号Ｓorg における原画素値ａi,j は整数で
あり、一方フィルタ信号値Ｆａi,j は実数となる。
【００１７】次に、倍率処理手段12において階調変換情
報入力手段15から入力された指示に従ってフィルタ信号
値Ｆａi,j がｎ倍される。階調変換情報入力手段15から
入力される情報は、画像入力装置と画像再生装置との装
置情報であり、この装置間の特性に応じて倍率処理手段
12において階調変換倍率ｎが定められる。なお、階調変
換情報入力手段15から入力される情報は、装置情報に限
るものではなく、変換倍率ｎを直接入力するようにして
もよい。さらに、色空間情報、例えばＹＣＣ空間からＲ
ＧＢ空間への変換であるという情報を入力することによ
り、倍率処理手段12において適切な階調変換倍率が選択
されるようにしてもよい。
報入力手段15から入力された指示に従ってフィルタ信号
値Ｆａi,j がｎ倍される。階調変換情報入力手段15から
入力される情報は、画像入力装置と画像再生装置との装
置情報であり、この装置間の特性に応じて倍率処理手段
12において階調変換倍率ｎが定められる。なお、階調変
換情報入力手段15から入力される情報は、装置情報に限
るものではなく、変換倍率ｎを直接入力するようにして
もよい。さらに、色空間情報、例えばＹＣＣ空間からＲ
ＧＢ空間への変換であるという情報を入力することによ
り、倍率処理手段12において適切な階調変換倍率が選択
されるようにしてもよい。
【００１８】倍率処理手段12において生成されたｎ倍信
号値ｎＦａi,j は整数化処理手段13において四捨五入さ
れて整数化される。ここで得られた各画素Ａi,j につい
ての値が階調変換後の該各画素の画素値ａi,j′ であ
る。このようにして階調変換装置10において階調変換が
行われて階調変換後の画素値ａi,j′ からなる画像信号
Ｓ′が得られ、図示しない画像再生装置に出力される。
号値ｎＦａi,j は整数化処理手段13において四捨五入さ
れて整数化される。ここで得られた各画素Ａi,j につい
ての値が階調変換後の該各画素の画素値ａi,j′ であ
る。このようにして階調変換装置10において階調変換が
行われて階調変換後の画素値ａi,j′ からなる画像信号
Ｓ′が得られ、図示しない画像再生装置に出力される。
【００１９】第１の実施形態において、空間領域処理手
段11は平均値フィルタを用いて原画像信号Ｓorg に対し
てフィルタ処理を行うものである。平均値フィルタは、
その所定位置を注目画素上に位置させたときにそのサイ
ズ内の全画素に対応するフィルタ係数が全て同じ値のフ
ィルタである。フィルタの値の総和は１であるので、サ
イズ内の画素数の逆数がフィルタの値となる。図２は、
原画像上の各画素点と該各画素点を表した図である。こ
こで注目画素Ａi,j のフィルタ信号値Ｆａｉ，ｊは
段11は平均値フィルタを用いて原画像信号Ｓorg に対し
てフィルタ処理を行うものである。平均値フィルタは、
その所定位置を注目画素上に位置させたときにそのサイ
ズ内の全画素に対応するフィルタ係数が全て同じ値のフ
ィルタである。フィルタの値の総和は１であるので、サ
イズ内の画素数の逆数がフィルタの値となる。図２は、
原画像上の各画素点と該各画素点を表した図である。こ
こで注目画素Ａi,j のフィルタ信号値Ｆａｉ，ｊは
【００２０】
【数１】
【００２１】の演算により求められ、この演算を各画素
について行うことにより画像全体のフィルタ信号が求め
られる。なお、ｍ、nは、原画像信号Ｓorg を得る際の
サンプリング間隔（画素間隔）や原画像の性質、所望と
する画像処理の種類等により適宜選択される値であり、
フィルタサイズを定めるものである。なお、画像の端部
の画素についてはその端部の画素の画素値が連続してい
るとして計算される。
について行うことにより画像全体のフィルタ信号が求め
られる。なお、ｍ、nは、原画像信号Ｓorg を得る際の
サンプリング間隔（画素間隔）や原画像の性質、所望と
する画像処理の種類等により適宜選択される値であり、
フィルタサイズを定めるものである。なお、画像の端部
の画素についてはその端部の画素の画素値が連続してい
るとして計算される。
【００２２】以下、第１の実施形態における階調変換に
ついて、簡単のため、サイズ３の１次元平均化フィルタ
を用い、階調変換倍率ｎ＝1.2 とした場合について説明
する。画素Ａi のフィルタ信号値Ｆａi は、画素Ａi の
原画素値ａi および両隣の画素Ａi-1 ，Ａi+1 のそれぞ
れの画素値ａi-1，ａi+1 の平均値で表される。
ついて、簡単のため、サイズ３の１次元平均化フィルタ
を用い、階調変換倍率ｎ＝1.2 とした場合について説明
する。画素Ａi のフィルタ信号値Ｆａi は、画素Ａi の
原画素値ａi および両隣の画素Ａi-1 ，Ａi+1 のそれぞ
れの画素値ａi-1，ａi+1 の平均値で表される。
【００２３】Ｆａi ＝（ａi-1 ＋ａi＋ａi+1）／３
（フィルタの値は 1/3,1/3,1/3） 原画素値が2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4 と連続する原画像
信号Ｓorg について空間領域処理手段11において上式に
従ってフィルタ処理を行うと各画素についてフィルタ信
号値2.0,2.0,2.0,2.33,2.67,3.0,3.0,3.33,3.67,4.0,4.
0,4.0 が得られる。これを倍率処理手段12において1.2
倍すると、2.4,2.4,2.4,2.8,3.20,3.6,3.6,4.00,4.40,
4.8,4.8,4.8となり、さらに整数化処理手段13において
整数化するとそれぞれ新たな画素値2,2,2,3,3,4,4,4,4,
5,5,5 となり、階調変換後の画像信号Ｓ′が得られる。
このようにして得られた画像信号Ｓ′においては原画像
においてグラデーションであった部分、即ち、連続する
画素の画素値が徐々に変化する部分については変換後に
も連続的に変化する画素値が得られ、結果としてグラデ
ーション部分にアーチファクトのない再生画像を得るこ
とができる。
（フィルタの値は 1/3,1/3,1/3） 原画素値が2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4 と連続する原画像
信号Ｓorg について空間領域処理手段11において上式に
従ってフィルタ処理を行うと各画素についてフィルタ信
号値2.0,2.0,2.0,2.33,2.67,3.0,3.0,3.33,3.67,4.0,4.
0,4.0 が得られる。これを倍率処理手段12において1.2
倍すると、2.4,2.4,2.4,2.8,3.20,3.6,3.6,4.00,4.40,
4.8,4.8,4.8となり、さらに整数化処理手段13において
整数化するとそれぞれ新たな画素値2,2,2,3,3,4,4,4,4,
5,5,5 となり、階調変換後の画像信号Ｓ′が得られる。
このようにして得られた画像信号Ｓ′においては原画像
においてグラデーションであった部分、即ち、連続する
画素の画素値が徐々に変化する部分については変換後に
も連続的に変化する画素値が得られ、結果としてグラデ
ーション部分にアーチファクトのない再生画像を得るこ
とができる。
【００２４】上記第１の実施形態においては、簡単のた
め１次元フィルタを例に挙げて説明したが、一般には、
例えば各画素の近傍９画素、もしくは５画素についての
画素値平均をとる２次元的な平均値フィルタを用いれば
よい。画素Ａi,j におけるフィルタ信号値Ｆａi,j を近
傍９画素を用いて求めるためには、図２に示すように実
線で囲む３×３サイズのフィルタを用い、
め１次元フィルタを例に挙げて説明したが、一般には、
例えば各画素の近傍９画素、もしくは５画素についての
画素値平均をとる２次元的な平均値フィルタを用いれば
よい。画素Ａi,j におけるフィルタ信号値Ｆａi,j を近
傍９画素を用いて求めるためには、図２に示すように実
線で囲む３×３サイズのフィルタを用い、
【００２５】
【数２】
【００２６】として求める。
【００２７】また、近傍５画素を用いてＦａi,j を求め
る場合には、十字に点線で囲まれた画素から Ｆａi,j ＝（ａi-1,j ＋ａi,j-1 ＋ａij＋ａi,j+1 ＋ａ
i+1,j）／５ として求める。
る場合には、十字に点線で囲まれた画素から Ｆａi,j ＝（ａi-1,j ＋ａi,j-1 ＋ａij＋ａi,j+1 ＋ａ
i+1,j）／５ として求める。
【００２８】次いで、本発明の第２の実施形態について
説明する。
説明する。
【００２９】第２の実施形態の階調変換装置10は、図３
に示すように上記第１の実施形態における空間領域処理
手段11が、仮フィルタ信号演算部21とフィルタ信号値決
定部22とから構成されるものである。仮フィルタ信号演
算部21において、一旦上記第１の実施形態と同様のフィ
ルタ処理により仮フィルタ信号値Ｐａi,j を求めるが、
この仮フィルタ信号値Ｐａi,j による再生画像はエッジ
部がぼけるので、フィルタ信号値決定部22によりエッジ
部以外の画素値が連続的変化をしている部分のみ仮フィ
ルタ信号値Ｐａi,j をフィルタ信号値Ｆａi,j とし、画
像のエッジ部については原画素値ａi,j をフィルタ信号
値Ｆａi,j とする。
に示すように上記第１の実施形態における空間領域処理
手段11が、仮フィルタ信号演算部21とフィルタ信号値決
定部22とから構成されるものである。仮フィルタ信号演
算部21において、一旦上記第１の実施形態と同様のフィ
ルタ処理により仮フィルタ信号値Ｐａi,j を求めるが、
この仮フィルタ信号値Ｐａi,j による再生画像はエッジ
部がぼけるので、フィルタ信号値決定部22によりエッジ
部以外の画素値が連続的変化をしている部分のみ仮フィ
ルタ信号値Ｐａi,j をフィルタ信号値Ｆａi,j とし、画
像のエッジ部については原画素値ａi,j をフィルタ信号
値Ｆａi,j とする。
【００３０】第１の実施形態の場合と同様に、簡単のた
め、サイズ３の１次元フィルタを用い、階調変換倍率ｎ
＝1.2 とした場合について説明する。画素Ａi の仮フィ
ルタ信号値Ｐａi は、画素Ａi の原画素値ａi および両
隣の画素Ａi-1 ，Ａi+1 のそれぞれの原画素値の平均値
で表される。
め、サイズ３の１次元フィルタを用い、階調変換倍率ｎ
＝1.2 とした場合について説明する。画素Ａi の仮フィ
ルタ信号値Ｐａi は、画素Ａi の原画素値ａi および両
隣の画素Ａi-1 ，Ａi+1 のそれぞれの原画素値の平均値
で表される。
【００３１】Ｐａi ＝（ａi-1 ＋ａi＋ａi+1）／３ このとき、ａi ＋α＜Ｐａi 、あるいはａi −α＞Ｐａ
i であるときはＡi がエッジ部であるとして原画素値ａ
i をフィルタ信号値Ｆａi とし、一方、ａi −α≦Ｐａ
i ≦ａi ＋αのときはＰａi をフィルタ信号値Ｆａi と
する。なおここで、αは例えば１をとるものとする。
i であるときはＡi がエッジ部であるとして原画素値ａ
i をフィルタ信号値Ｆａi とし、一方、ａi −α≦Ｐａ
i ≦ａi ＋αのときはＰａi をフィルタ信号値Ｆａi と
する。なおここで、αは例えば１をとるものとする。
【００３２】原画素値が2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,10,1
0,10,10 の4-10間のように隣接する画素の画素値に不連
続な部分がある原画像信号Ｓorg について、仮フィルタ
信号演算部21において上式に従って仮フィルタ処理を行
うと各画素について仮フィルタ信号値2.0,2.0,2.0,2.3
3,2.67,3.0,3.0,3.33,3.67,4.0,4.0,6.0,8.0,10.0,10.
0,10.0が得られるが、フィルタ信号値決定部22において
上述のようにして各画素について原画素値ａi,j と仮フ
ィルタ信号値Ｆａi,j との差が１より小さいときには仮
フィルタ信号値Ｐａi,j をフィルタ信号値Ｆａi,j と
し、原画素値ａi,jと仮フィルタ信号値Ｐａi,j との差
が１以上であるときには原画素値ａi,j をフィルタ信号
値Ｆａi,として、2.0,2.0,2.0,2.33,2.67,3.0,3.0,3.3
3,3.67,4.0,4.0,4.0,10.0,10.0,10.0を得る。これを倍
率処理手段12において1.2 倍すると、2.4,2.4,2.4,2.8
0,3.20,3.6,3.6,4.00,4.40,4.8,4.8,4.8,12.0,12.0,12.
0となり、さらに整数化処理手段13において整数化する
とそれぞれ新たな画素値2,2,2,3,3,4,4,4,4,5,5,5,12,1
2,12となり、階調変換後の画像信号Ｓ′が得られる。こ
のようにして得られた画像信号Ｓ′においては原画像に
おいてグラデーションであった、連続する画素の画素値
が徐々に変化する部分については変換後にも連続した画
素値が得られ、一方、原画像においてエッジ部であっ
た、画素値が不連続な部分についてはその不連続性を維
持した画素値が得られる。従って、グラデーション部分
にアーチファクトのない、しかも画像全体として鮮鋭度
を維持した再生画像を得ることができる。
0,10,10 の4-10間のように隣接する画素の画素値に不連
続な部分がある原画像信号Ｓorg について、仮フィルタ
信号演算部21において上式に従って仮フィルタ処理を行
うと各画素について仮フィルタ信号値2.0,2.0,2.0,2.3
3,2.67,3.0,3.0,3.33,3.67,4.0,4.0,6.0,8.0,10.0,10.
0,10.0が得られるが、フィルタ信号値決定部22において
上述のようにして各画素について原画素値ａi,j と仮フ
ィルタ信号値Ｆａi,j との差が１より小さいときには仮
フィルタ信号値Ｐａi,j をフィルタ信号値Ｆａi,j と
し、原画素値ａi,jと仮フィルタ信号値Ｐａi,j との差
が１以上であるときには原画素値ａi,j をフィルタ信号
値Ｆａi,として、2.0,2.0,2.0,2.33,2.67,3.0,3.0,3.3
3,3.67,4.0,4.0,4.0,10.0,10.0,10.0を得る。これを倍
率処理手段12において1.2 倍すると、2.4,2.4,2.4,2.8
0,3.20,3.6,3.6,4.00,4.40,4.8,4.8,4.8,12.0,12.0,12.
0となり、さらに整数化処理手段13において整数化する
とそれぞれ新たな画素値2,2,2,3,3,4,4,4,4,5,5,5,12,1
2,12となり、階調変換後の画像信号Ｓ′が得られる。こ
のようにして得られた画像信号Ｓ′においては原画像に
おいてグラデーションであった、連続する画素の画素値
が徐々に変化する部分については変換後にも連続した画
素値が得られ、一方、原画像においてエッジ部であっ
た、画素値が不連続な部分についてはその不連続性を維
持した画素値が得られる。従って、グラデーション部分
にアーチファクトのない、しかも画像全体として鮮鋭度
を維持した再生画像を得ることができる。
【００３３】第２の実施形態についても前記第１の実施
形態と同様に、近傍９画素もしくは５画素についての画
素値平均をとる２次元的な平均値フィルタを用いればよ
い。
形態と同様に、近傍９画素もしくは５画素についての画
素値平均をとる２次元的な平均値フィルタを用いればよ
い。
【００３４】なお、上記第１および第２の実施形態につ
いては平均値フィルタを用いるフィルタ処理について説
明したが、注目画素の原画素値に重み付けをしたフィル
タ係数を有するフィルタを用いてもよい。例えば、３×
３サイズのフィルタの場合、注目画素に対応するフィル
タ係数を１／５とし、フィルタサイズ内にあるその他の
画素に対応するフィルタ係数を１／１０とする。また、
フィルタの係数がガウス関数になるようなガウシアンフ
ィルタとしてもよい。このような重み付けフィルタを用
いると、前述の第１の実施形態のように平均値フィルタ
を用いる場合と比較して、特にエッジ部においてぼけの
少ないフィルタ信号値を得ることができる。従って、グ
ラデーション部分でアーチファクトを抑え、かつエッジ
部の鮮鋭度も比較的維持された再生画像を得ることがで
きる。
いては平均値フィルタを用いるフィルタ処理について説
明したが、注目画素の原画素値に重み付けをしたフィル
タ係数を有するフィルタを用いてもよい。例えば、３×
３サイズのフィルタの場合、注目画素に対応するフィル
タ係数を１／５とし、フィルタサイズ内にあるその他の
画素に対応するフィルタ係数を１／１０とする。また、
フィルタの係数がガウス関数になるようなガウシアンフ
ィルタとしてもよい。このような重み付けフィルタを用
いると、前述の第１の実施形態のように平均値フィルタ
を用いる場合と比較して、特にエッジ部においてぼけの
少ないフィルタ信号値を得ることができる。従って、グ
ラデーション部分でアーチファクトを抑え、かつエッジ
部の鮮鋭度も比較的維持された再生画像を得ることがで
きる。
【００３５】さらに、空間領域処理手段11は、補間演算
を用いて各注目画素に対して近傍の画素の画素値を用い
て補間値を求めこれをフィルタ信号値とするものであっ
てもよい。このとき、補間演算としては、注目画素の補
間値と近傍画素の画素値とがアンダーシュートやオーバ
ーシュートの生じない滑らかな曲線で結ばれる安定度の
高い補間演算を用いる。具体的には、例えばビースプラ
イン補間関数とキュービックスプライン補間関数とを組
み合わせた補間演算を用いればよい。一般にビースプラ
イン補間関数は元の画素値を通ることは必要とされない
代わりに第１階微分係数および第２階微分係数が各区間
間で連続することが必要とされる比較的鮮鋭度が低く、
安定性の高い補間関数であり、キュービックスプライン
補間関数は元の画素値を通ることと、その第１階微分係
数が各区間間で連続することが必要とされる比較的鮮鋭
度の高い補間関数である。キュービックスプラインの補
間係数式をｆ、ビースプライン補間係数式をｂとする
と、両者の線形結合補間の補間係数式はα・ｆ＋（１−
α）・ｂで表される。この比率αを調整することによ
り、再生画像における画像の鮮鋭度を調整することがで
きる。ただし、その比率は安定度をより重視したものと
する必要がある。α≧１の場合は強調度が強すぎ、α＜
０の場合はボケが強すぎるので、０＜α＜１の範囲で設
定するのが望ましい。
を用いて各注目画素に対して近傍の画素の画素値を用い
て補間値を求めこれをフィルタ信号値とするものであっ
てもよい。このとき、補間演算としては、注目画素の補
間値と近傍画素の画素値とがアンダーシュートやオーバ
ーシュートの生じない滑らかな曲線で結ばれる安定度の
高い補間演算を用いる。具体的には、例えばビースプラ
イン補間関数とキュービックスプライン補間関数とを組
み合わせた補間演算を用いればよい。一般にビースプラ
イン補間関数は元の画素値を通ることは必要とされない
代わりに第１階微分係数および第２階微分係数が各区間
間で連続することが必要とされる比較的鮮鋭度が低く、
安定性の高い補間関数であり、キュービックスプライン
補間関数は元の画素値を通ることと、その第１階微分係
数が各区間間で連続することが必要とされる比較的鮮鋭
度の高い補間関数である。キュービックスプラインの補
間係数式をｆ、ビースプライン補間係数式をｂとする
と、両者の線形結合補間の補間係数式はα・ｆ＋（１−
α）・ｂで表される。この比率αを調整することによ
り、再生画像における画像の鮮鋭度を調整することがで
きる。ただし、その比率は安定度をより重視したものと
する必要がある。α≧１の場合は強調度が強すぎ、α＜
０の場合はボケが強すぎるので、０＜α＜１の範囲で設
定するのが望ましい。
【００３６】また、上記第１および第２の実施形態にお
いては、空間領域処理として、実空間において注目画素
近傍の複数画素の画素値を用いてフィルタ演算する例に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、画
像を構成する各画素の原画素値を用いて演算を行う空間
領域処理であればいかなる処理を行ってもよいものであ
る。以下、本発明の第３の実施形態について説明する。
いては、空間領域処理として、実空間において注目画素
近傍の複数画素の画素値を用いてフィルタ演算する例に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、画
像を構成する各画素の原画素値を用いて演算を行う空間
領域処理であればいかなる処理を行ってもよいものであ
る。以下、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３７】第３の実施形態の階調変換装置10は、図４
に示すように上記第１の実施形態における空間領域処理
手段11が、周波数空間変換手段31と、高周波帯域減衰手
段32と、周波数空間逆変換手段33とから構成される。第
３の実施形態は、周波数空間変換手段31において、ウェ
ーブレット変換、ラプラシアンピラミッド変換、サブバ
ンド変換などにより整数の画素値の画素からなる原画像
信号Ｓorg を多重解像度空間に変換して多重解像度信号
値を得、高周波帯域減衰手段32においてノイズ除去のた
めに多重解像度信号値における高周波数帯域を減衰させ
た後、周波数空間逆変換手段33において、多重解像度信
号値を実数のまま実空間に変換して、空間領域処理信号
値Ｍａi,j を得るものである。そして、空間領域信号値
Ｍａi,jは上記第１の実施形態と同様に倍率処理手段12
において所望とする倍率のｎ倍信号値ｎＭａi,j とさ
れ、整数化処理手段13において整数化されて階調変換後
の画像信号Ｓ′が得られる。
に示すように上記第１の実施形態における空間領域処理
手段11が、周波数空間変換手段31と、高周波帯域減衰手
段32と、周波数空間逆変換手段33とから構成される。第
３の実施形態は、周波数空間変換手段31において、ウェ
ーブレット変換、ラプラシアンピラミッド変換、サブバ
ンド変換などにより整数の画素値の画素からなる原画像
信号Ｓorg を多重解像度空間に変換して多重解像度信号
値を得、高周波帯域減衰手段32においてノイズ除去のた
めに多重解像度信号値における高周波数帯域を減衰させ
た後、周波数空間逆変換手段33において、多重解像度信
号値を実数のまま実空間に変換して、空間領域処理信号
値Ｍａi,j を得るものである。そして、空間領域信号値
Ｍａi,jは上記第１の実施形態と同様に倍率処理手段12
において所望とする倍率のｎ倍信号値ｎＭａi,j とさ
れ、整数化処理手段13において整数化されて階調変換後
の画像信号Ｓ′が得られる。
【００３８】このようにして得られた画像信号Ｓ′にお
いては、第１の実施形態と同様に、原画像においてグラ
デーションであった、連続する画素の画素値が徐々に変
化する部分については変換後にも連続した画素値が得ら
れ、一方、原画像においてエッジ部であった、画素値が
不連続な部分についてはその不連続性を維持した画素値
が得られる。従って、グラデーション部分にアーチファ
クトのない、しかも画像全体として鮮鋭度を維持した再
生画像を得ることができる。
いては、第１の実施形態と同様に、原画像においてグラ
デーションであった、連続する画素の画素値が徐々に変
化する部分については変換後にも連続した画素値が得ら
れ、一方、原画像においてエッジ部であった、画素値が
不連続な部分についてはその不連続性を維持した画素値
が得られる。従って、グラデーション部分にアーチファ
クトのない、しかも画像全体として鮮鋭度を維持した再
生画像を得ることができる。
【００３９】なお、上記第３の実施形態においては、高
周波帯域減衰手段32を用いて、空間周波数信号のノイズ
成分を除去しているが、必ずしも高周波帯域減衰手段32
を設ける必要はなく、周波数空間変換手段31において原
画像信号Ｓorg を多重解像度信号値に変換し、何ら処理
を行うことなく周波数空間逆変換手段33において多重解
像度信号値を実数のまま実空間に変換して、空間領域処
理信号値Ｍａi,j を得るもようにしてもよい。
周波帯域減衰手段32を用いて、空間周波数信号のノイズ
成分を除去しているが、必ずしも高周波帯域減衰手段32
を設ける必要はなく、周波数空間変換手段31において原
画像信号Ｓorg を多重解像度信号値に変換し、何ら処理
を行うことなく周波数空間逆変換手段33において多重解
像度信号値を実数のまま実空間に変換して、空間領域処
理信号値Ｍａi,j を得るもようにしてもよい。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る階調変換方法を
実施するための階調変換装置の構成を示す概略ブロック
図
実施するための階調変換装置の構成を示す概略ブロック
図
【図２】原画像上の各画素点とこの各画素点におけるフ
ィルタ信号値を求めるためのフィルタ処理についての説
明図
ィルタ信号値を求めるためのフィルタ処理についての説
明図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る階調変換方法を
実施するための階調変換装置の構成を示す概略ブロック
図
実施するための階調変換装置の構成を示す概略ブロック
図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る階調変換方法を
実施するための階調変換装置の構成を示す概略ブロック
図
実施するための階調変換装置の構成を示す概略ブロック
図
10 階調変換装置 11 空間領域処理手段 12 倍率処理手段 13 整数化処理手段 15 階調変換情報入力手段
Claims (9)
- 【請求項１】 画像を構成する各画素の整数で表されて
いる原画素値をそれぞれｎ倍（ｎ＞１、かつ、ｎは整数
以外の実数）とした上で整数化して、その整数化した値
を前記画像を構成する各画素の整数で表されている新た
な画素値とする画像の階調変換方法であって、 前記画像を構成する各画素の原画素値からなる画像信号
に対して空間領域処理を施して、各画素毎の実数で表さ
れる空間領域信号値を求め、 各空間領域信号値をｎ倍してｎ倍信号値を生成し、 各ｎ倍信号値を整数化して前記新たな画素値を得ること
を特徴とする階調変換方法。 - 【請求項２】 前記空間領域処理が、フィルタ処理であ
ることを特徴とする請求項１記載の階調変換方法。 - 【請求項３】 前記フィルタ処理が、所定サイズのフィ
ルタを用い該フィルタの所定位置を注目画素上に位置さ
せたときに該フィルタが覆う領域内の全画素の原画素値
と該フィルタの全画素に対応するフィルタ係数とを用い
た所定の演算に基づいて求められた値を、前記注目画素
における前記空間領域信号値とする処理であることを特
徴とする請求項２記載の階調変換方法。 - 【請求項４】 前記フィルタ処理が、所定サイズのフィ
ルタを用い該フィルタの所定位置を注目画素上に位置さ
せたときに該フィルタが覆う領域内の全画素の原画素値
と該フィルタの全画素に対応するフィルタ係数とを用い
た所定の演算に基づいて求められた値と、前記注目画素
における原画素値との差が所定値より小さいとき前記求
められた値を前記注目画素の空間領域信号値とし、前記
差が所定値以上であるとき前記原画素値を前記注目画素
の空間領域信号値とする処理であることを特徴とする請
求項２記載の階調変換方法。 - 【請求項５】 前記全画素に対応するフィルタ係数が全
て同じ値であり、該フィルタが覆う領域内の全画素の原
画素値の平均値を前記注目画素の前記空間領域信号値と
する処理であることを特徴とする請求項３または４のい
ずれか記載の階調変換方法。 - 【請求項６】 前記全画素に対応するフィルタ係数が前
記注目画素の原画素値に重み付けをするように定められ
たものであることを特徴とする請求項３または４のいず
れか記載の階調変換方法。 - 【請求項７】 前記フィルタ処理が、各画素について、
安定度の高い所定の補間関数に従う補間演算によって該
画素の近傍の複数画素の原画素値を用いて求められた補
間値を前記空間領域信号値とする処理であることを特徴
とする請求項２記載の階調変換方法。 - 【請求項８】 前記所定の補間関数が、キュービックス
プライン補間関数とビースプライン補間関数を用いて各
画素毎にそれぞれ得られた補間係数を所定の比率で線形
結合して得られる補間係数を有する補間関数であること
を特徴とする請求項７記載の階調変換方法。 - 【請求項９】 画像を構成する各画素の整数で表されて
いる原画素値をそれぞれｎ倍（ｎ＞１、かつ、ｎは整数
以外の実数）とした上で整数化して、その整数化した値
を前記画像を構成する各画素の整数で表されている新た
な画素値とする画像の階調変換装置であって、 前記画像を構成する各画素の原画素値からなる画像信号
に対して空間領域処理を施して、各画素毎の実数で表さ
れる空間領域信号値を求める空間領域処理手段と、 各空間領域信号値をｎ倍してｎ倍信号値を生成する倍率
処理手段と、 各ｎ倍信号値を整数化して前記新たな画素値を得る整数
化処理手段とを備えてなることを特徴とする階調変換装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15692998A JP4030655B2 (ja) | 1997-07-08 | 1998-06-05 | 階調変換方法および装置 |
| US09/111,864 US6091519A (en) | 1997-07-08 | 1998-07-08 | Gradation transforming method and apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-182657 | 1997-07-08 | ||
| JP18265797 | 1997-07-08 | ||
| JP15692998A JP4030655B2 (ja) | 1997-07-08 | 1998-06-05 | 階調変換方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1185971A true JPH1185971A (ja) | 1999-03-30 |
| JP4030655B2 JP4030655B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=26484550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15692998A Expired - Lifetime JP4030655B2 (ja) | 1997-07-08 | 1998-06-05 | 階調変換方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6091519A (ja) |
| JP (1) | JP4030655B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7175509B2 (en) | 2001-04-23 | 2007-02-13 | Itsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Grinder and method of and apparatus for non-contact conditioning of tool |
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|---|---|---|---|---|
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