JPS63109658A - 画像処理装置における階調設定方法 - Google Patents

画像処理装置における階調設定方法

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JPS63109658A
JPS63109658A JP61254796A JP25479686A JPS63109658A JP S63109658 A JPS63109658 A JP S63109658A JP 61254796 A JP61254796 A JP 61254796A JP 25479686 A JP25479686 A JP 25479686A JP S63109658 A JPS63109658 A JP S63109658A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、X線写真をデジタル処理する医用画像処理装
置、印刷用レイアウトシステム等の画像処理装置におけ
る階調設定方法に関し、特に写真のような連at+WJ
画像を読み取ってデジタル信号にし処理した後に、写真
画像として出力する際の階調設定方法に関する。
〔発明の背景〕
コンピュータや半専体技術の急速な発展のおかげで、写
真等の連続調画像を扱う画像処理装置においては、デジ
タル処理することが当然となっている。
第1図に医用に使用されている画像処理システムのブロ
ックを示す。一方の画像処理装置Aは、主として画像の
入力や出力、保管等を司る装置であり、他方の画像処理
装置Bは、主として、像処理装置Aで保管している画像
データを利用して処理し、診断上有効な画像データに加
工する装置である。
画像処理装置Aは、病院内で発生するXvAフィルム1
0を画像入力手段としてのフィルムデジタイザ2でデジ
タルデータに変換した後、画像処理手段としての画像処
理部3に送り、画像記憶部7に記憶させる。画像処理部
3は、画像処理装置Bからの画像データ要求に応えて画
像記憶部7より必要な画像データを検索し、画像通信部
8.8′を経由して画像処理装置Bに送信したり、或い
は他の画像処理装置から送られてくる画像データを再度
画像記憶部7に記憶させたり、更には画像出力手段とし
てのフィルムプリンタ4で生のフィルムを走査露光させ
る処理を行なう。走査露光されたフィルムは、現像機5
で現像処理されてハードコピー化され、ハードコピーフ
ィルム11となる。
ここで、画像処理装置Aの基本特性として、入力された
画像データを何等処理しないままハードコピー化した場
合、出力されたハードコピーフィルム11は、元のX線
フィルム10と全く同一であることが望ましい。
しかし、ハードコピー用フィルムの階調特性が非線形で
あるため、実際には画像データの階調変換を行なう必要
があり、この階調変換特性の設定は、通常衣のように行
われる。
■、既知の数レベルのデータ値を用いて、パターン状に
フィルムを露光して現像し、テストチャートを作成する
。゛ ■、各濃度レベルのデータパターンの濃度を濃度計で測
定して、データ値と測定濃度とをグラフにプロットする
(第8図のプロットa1、a2、a3、・・・、a14
)。
■、連続的な階調変換特性曲線を得るために、■で得た
データを補間し、平滑化する(第8図の曲線a)。
■0階調データXに対して理想的な階調特性(第8図の
曲線b)を得るためのデータyをグラフより求め、(x
、y)の対応をとる。
■、全ての階調データXに対してyを求め、これ、を階
調変換データとする。
しかしながら、フィルムの階調特性は、ロフトや種類、
現像条件等によって変化するため、それ   ゛らが変
化したときは、その都度、階調変換特性曲線を変更する
必要があり、上記した■〜■の手順を手作業で行なうこ
とは、オペレータにとって負担が大きかった。
そこで、第1図に示すように、フィルムデジタイザ2と
フィルムプリンタ4がオンラインで接続されたようなシ
ステムでは、特開昭58−190950等に示されてい
るように、上記手順■〜■をほぼ自動化し、省力化する
ことが提案されている。ここでは、濃度計の代わりにフ
ィルムデジタイザ2を使用し、補間や平滑化処理を画像
処理装置A内部の画像処理部3で自動的に行なうように
している。
ところが、上記方法では、テストチャートをフィルムデ
ジタイザ2により自動的にデジタル値に変換してゆくた
め、作成されたテストチャート上の各レベルの濃度パタ
ーンと読み取られた画像デ−タのパターンとの位置関係
が正確に合っていないと対応がとれない。
そこで、まず第一に、これらの位置関係を明確にするた
めに、テストチャート用画像データの濃度パターンの配
置や大きさを厳密に規定する必要がある。そして第二に
、テストチャートフィルムをフィルムデジタイザ2で読
み取るとき、フィルムデジタイザ2にテストチャーフィ
ルムをセントする位置や向きを間違えないようにする必
要がある。
しかし、このような配慮を施しても、フィルムデジタイ
ザ2による読取位置誤差、フィルムプリンタ4によるテ
ストチャートの記録位置誤差、及びフィルムデジタイザ
2にテストチャートフィルムをセットする際のセット位
置のズレ等により、正確な位置合わせが不可能である。
このため、テストチャートの各濃度パターンのサイズを
大きくして、位置の変動の影響を少なくする必要があっ
た。
従って、濃度パターンの数が制限され、滑らかな階調変
換テーブルを作成するには、各データの補間とその平滑
化が不可欠であった。
また、フィルムプリンタ4としてCRTイメージヤやレ
ーザプリンタ等の平面走査型のプリンタを使用すると、
フィルム面上で位置的な露光量の変動が生じ、テストチ
ャートに微妙な濃度歪みが生じてしまう問題があった。
これは、フィルムプリンタ4内で使用している反射ミラ
ーの位置的な反射率の変動と、結像レンズのシェーディ
ング効果の影響によるものが大であり、よって、テスト
チャートにそのような濃度歪みがあることを予め測定し
ておき、フィルムデジタイザ2で読み取ったデータを補
正しなければ、正確な階調変換テーブルを得ることはで
きなかった。
従来の方法では、濃度パターン内で加算平均をとること
により、このような濃度歪みを緩和しているが、このや
り方では、濃度パターン内の歪みには効果があるものの
、パターン間に亘る緩やかな歪みに対しては、全く効果
がない。そして、フィルムプリンタ4や現像機5に依存
する濃度歪みには、このような緩やかな歪みが多く、そ
の意味でも従来の方法では問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、特別なテストチャートを作成する必要
がなく、またテストチャートの読み取りが多少の位置ズ
レ、読取方向、面積等の影響を受けないようにすること
ができ、更に階調再現の上で特に微妙な低濃度の再現性
を良好にすることができ、更に滑らかな階調画像変換テ
ーブルを作成することができるようにすることである。
〔発明の構成〕
このために本発明は、画像を光電変換してデジタルデー
タとして入力する画像入力手段、該画像入力手段からの
デジタル化された画像データを処理する画像処理手段、
及び該画像処理手段からのデジタル画像データをハード
コピーする画像出力手段を具備する画像処理装置におい
て、各濃度レベル毎の頻度分布が既知の第一の画像デー
タを用いて上記画像出力手段によりテストチャートを作
成し、該テストチャートを上記画像入力手段により第二
の画像データに変換し、該第二の画像データの各濃度レ
ベル毎の頻度分布を上記画像処理手段により求めた後、
上記第一の画像データの頻度分布と上記第二の画像デー
タの頻度分布とを対応せしめるように画像データの階調
変換テーブルを作成するようにした。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。第2図はその
一実施例のフィルムデジタイザ20を示す図である。レ
ーザ光源21より発せられたレーザ光は、ミラーで光路
を変更されてビーム整形レンズ22により適当なビーム
形状、ビーム径に整形され、回転多面鏡23により一方
向に偏向されて、fθレンズ24とよばれる結像レンズ
によりX線フィルム10面上で細いビーム径に収束され
、走査される。X線フィルム10に到達したレーザ光は
、X線フィルム10により吸収、散乱されて減衰するが
、そこを透過したレーザ光は、ファイバ束で構成される
収束器25でフォトマルチプライヤ26まで導かれる。
このフォトマルチプライフ26は、導かれたレーザ光を
相当する電気信号に変換する。この電気信号のレベルは
X線フィルム10の透過率に対応するので、濃度に変換
するため、対数変換器27に入力され、この対数変換器
27の時系列の出力信号が走査線上の濃度値に対応する
信号となる。対数変換器27の出力信号は、fθレンズ
24のシェーディング効果により歪んでいるので、シェ
ーディング補正回路28を通って、シェーデングのない
信号に変換された後に、A/D変換器29によりデジタ
ル値に変換される。フィルム10は走査線とほぼ直交す
る方向に、1走査する期間に1走査線分だけ移動するよ
うに制御され、よって順次この操作を行なうことにより
、X線フィルム10の濃度情報が時系列のデジタルデー
タ列に変換されて出力される。
本実施例によるフィルムデジタイザ20は、レーザ光の
フィルム面上での結像径が120μm、画素の大きさが
1758mX175μm、濃度階調レベルが1 、02
4階調(10ビツト)であり、読取可能フィルムサイズ
は最大幅14インチ、読取可能潤度レンジがO〜3.5
である。
第3図は本実施例で使用するフィルムプリンタ40を示
す図である。ここでは、フィルムデジタイザ20で用い
られるものと同一の機能を果たすものには同一の符号に
r′j (ダラシ)を附した。
後記する画像処理部30より入力するデジタル画像デー
タは、階調変換テーブル用RAM41により変換され、
バッファメモリ42に記憶される。
このバッファメモリ42のデータは、回転多面鏡2・3
′によるレーザ光の偏向に同期して順次読み出され、D
/A変換器43でアナログ信号に変換された後、アンプ
44で電流増幅され、AM変調器45で変調を受けて、
AOM46に入力する。
このAOM46は変調信号によりレーザ光を強度変調す
る変調器であり、ここで強度変調されたレーザ光は、回
転多面鏡23′により偏向され、rθレンズ24により
生のプリンタ用フィルム11′面にて収束・結像する。
これにより、フィルム11′を走査露光する。このフィ
ルム11′は、フィルムデジタイザ20におけるフィル
ム10の場合と同様に走査線とほぼ直交する方向に移動
して、これにより、フィルム全面が露光される。
本実施例のフィルムプリンタ40は、レーザ光のフィル
ム11′面上での結像径が70μm、画素の大きさが8
7.5μmX87.5μm、濃度階調レベルが1,02
4階調(10ビツト)であり、記録可能フィルムサイズ
は、8インチXIOインチに固定しており、記録可能画
素数は最大2,200 x2,800、記録濃度はθ〜
3の範囲を再現することを仕様としている。また階調変
換テーブル用RAM41は入力データが10ビツトであ
り、レーザ光の輝度変調レベルを4.096段階に設定
しているため、1 、024×12ビツトの構成になっ
ている。そして、このRAM41のデータは、画像処理
部3からの制御により、変更することが可能である。
第4図は本実施例の画像処理部30の一例を示す図であ
る。この画像処理部30は、画像データの種々の処理を
行なうが、ここでは本実施例について必要な部分につい
てのみの構成を示している。
画像入力制御部33は、処理制御部31に制御されてフ
ィルムデジタイザ20と同期をとり、フィルムデジタイ
ザ20で読み取られた画像データを順次受信し、画像デ
ータバス37に送り出していく。画像メモリ34は、フ
ィルムデジタイザ20で読み取られた画像データを一次
記憶するためのものであり、2,048 X2.560
画素、10ビツトのデータを記憶することができる。頻
度累算器35は、画像メモリ34中の10ビツトデータ
の画素頻度を累算するためのものであり、内部には、1
.024 X24ビツトの頻度メモリと24ビツト加算
器が内蔵されている。そして、処理制御部31の制御に
より、2.043 X2,560画素の画像メモリの中
から、必要な部分の画像データを受は取り、その画像デ
ータの値が示す頻度メモリのアドレスの内容を+1ずつ
していく。画像出力制御部36は、処理制御部31の制
御によりフィルムプリンタ40と同期をとって、画像メ
モリ34のデータをフィルムブリ −ンタ40に送信し
ていく。処理制御部31は、Cpuを中心として構成さ
れており、画像処理部30の全体の制御の他、テストチ
ャート画像データ発生機能、頻度累算器35で累算され
た画像データ関度を正規化する機能、及び階調変換テー
ブル作成機能等をもつ。なお、ここで述べる階調変換テ
ーブル設定アルゴリズムは、この画像処理装置の中のユ
ーティリティパソケージの1つであり、実際のルーチン
用処理機能等と、O8の元で並列に管理されている。デ
ータメモリ32は、正規化された頻度分布テーブルデー
タや階調変換テーブルデータ等を記憶するためのもので
ある。
次に、テストチャート画像発生機能について述べる。本
実施例で使用しているテストチャートは、1つの濃度パ
ターンがフィルムプリンタ40で32×32画素、実際
には2.81霞X2.8 mの正方形をしており、この
パターンが64 X 80、計5,125個で構成され
ている。従って、テストチャート用パターンそのものは
、約179maX 224snの大きさである。
テストチャートを記録するフィルム11′は、8インチ
×10インチ(約200鶴X 251m重)のフィルム
であり、フィルムの下部の200走査線分(約17.5
mに相当)に、この画像のID情報、記録時刻、テスト
チャート作成者の氏名等の文字データを記録する必要か
ら、テストチャートのパターンは、文字の上部にセンタ
リングされて記録される。
濃度パターンの画像データは、5.120個必要である
が、本実施例では、表1に示すように、64個のデータ
をほぼ等しい頻度で出現するようにして、ランダムに配
置している。表1のデータは、数値の小さい部分(フィ
ルムプリンタ40の記録濃度が低い方に相当)が密にな
るように選択されている。これは、フィルムの濃度の中
で、低濃度はど人間の弁別能が高(、その再現性が厳し
く要求されているからである。また、ランダムに配置し
ているのは、記録位置における濃度歪みの影響を平均化
するためである。
表1 第5図にランダムな配置を決定するフローチャートを示
す。図の中でTimeとあるのは、その時点での時刻を
基にした関数である。RはO〜23ト1の範囲に存在す
る乱数であり、演算により求めている。Int口は、口
内の値の小数部を切り捨てる関数である。またX (i
、 j)はi行、1列板目の濃度パターンのデータであ
る。また、d (n)は表1の中のデータである。
このようにして、濃度データを発生させているが、予め
このフローチャートで作成し、た5、120個のデータ
列を内部の不揮発性メモリに記憶しておき、常にそのデ
ータを使用しても良い。
次に、テストチャート画像データの正規化された累積頻
度分布テーブルを生成する手順について述べる。テスト
チャート画像データ発生機能を用いて得られたX (i
、j−)  (i =1〜64、j =1〜80)を画
像メモリ34に転送し、頻度累算器35を用いてそのデ
ータの頻度分布を求める。そして、ここで得られた頻度
分布テーブルを、その時点でのフィルムプリンタ40に
内蔵している階調変換テ−プルのデータにより変換する
。第9図(a)〜(C)に頻度分布が変換される様子を
示す。(alは最初に求めた頻度分布、(b)は階調変
換テーブルの例、(C)は変換後の頻度分布である。画
像データは、1 、024階調であるが、階調変換テー
ブルを通ると、4,096階調になるので、変換後の頻
度分布テーブルは、4 、096ステツプで構成される
。この頻度分布テーブルから累積頻度分布のテーブルを
作成する。その後、この累積頻度分布を正規化する。こ
れは、累積頻度分布テーブルの各データを、テストチャ
ート画像データの総数(本実施例では5.120)で割
うて、0〜1の範囲内に正規化を施すことによって求め
られる。正規化後の累積関度テーブルA(第10図(a
))の精度は、16ビツトで充分であるので、データメ
モリ32中に4,096 X16ビツトのテーブルとし
て記憶しておく。
次に画像処理部30は、画像メモリ34にある64 x
 80のデータを縦、横それぞれ32倍に拡大処理し、
フィルムプリンタ40でテストチャートを記録する。こ
れをオペレータは現像し、テストチャートフィルムを得
る。そして、このテストチャートフィルムをフィルムデ
ジタイザ20で読み取り、その画像データを画像メモリ
34中に取り込む。
次に読み取られたテストチャート画像データの正規化さ
れた累積頻度分布を求める。テストチャートフィルムは
、8インチ×10インチであるので、画像データは1.
140X 1.430画素で構成される。
しかし、実際のテストチャートは、約1,024 X 
1.280画素に相当しており、フィルムプリンタ40
の記録位置誤差やフィルムデジタイザ20による読取位
置誤差の影響、及びオペレータがフィルムをフィルムデ
ジタイザ20に挿入するときの挿入方向を間違えた場合
の影響を防ぐために、画像データの中心から上下、左右
に480画素ずつの矩形、計921.600画素の頻度
分布を求める。この頻度分布テーブルを基に、累積頻度
分布テーブルを求め、そのテーブルの各データを、92
1.600で割って、正規化された累積頻度分布テーブ
ルB(第10図(b))を生成する。このテーブルは、
精度が16ビツトで充分であるので、1.024 X1
6ビツトの容量があり、データメモリ32に記憶する。
最後に、階調変換テーブルデータの作成を行なう。第1
0図に作成の一例を示した。この作成のために、上記し
た累積頻度分布テーブルA及びBの2つのテーブルを用
いる。まず、累積頻度分布テーブルBの階調レベルaに
対応する累積頻度データbを取り出し、累積頻度テーブ
ルA中の累積頻度データからbに最も近いデータを探し
、このときの階調変換データCとの対応(a、c)をと
る。この操作を全ての階調レベル1,024点について
行ない、1.024 X12ビツトのデータテーブルを
得る。この段階では、データテーブルが多少段階的にな
っている場合があるので、平滑化処理を施して最終的に
階調変換テーブルを得る。
ここで得られたテーブルデータが、それまでの階調変換
テーブルとどの程度異なるかを、各値毎に二乗誤差をと
り、その総和がある値以下であればそのままフィルムプ
リンタ40内の階調変換テーブル用RAM41に設定し
、そうでなければCRTa上に警告表示を行わせ、オペ
レータの判断を仰ぐようにしている。
この実施例では、1 、024階調のデータの中で、表
1に示した64個のデータを使用してテストチャート画
像データを作成したが、別の実施例として、1.024
個全ての階調データを使用してテストチャートを作成す
ることもできる。この場合は、テストチャート画像デー
タを第6図のフローチャートで示すように作成する。こ
の場合、1 、024階調のデータがほぼ等頻度で発生
する。更に、他の実施例として、1 、024階調のデ
ータを低濃度側で多く発生させるために、第7図のフロ
ーチャートで示すように、乱数を非線形に変換して発生
させても良い。また、適当なX線画像があれば、その画
像をテストチャート画像として使用しても良い。
また、本実施例では濃度パターンが32 X 32画素
のマトリクスで構成されていたが、これはフィルムデジ
タイザ20の開口径より大きくして、濃度パターンの境
界での影響を少なくするためであり、更に大きくフィル
ムデジタイザ20の開口径の2〜100倍としても、逆
に小さくても構わない。ただし、大き過ぎると濃度パタ
ーンの個数が少なくなり、階調データの数を多くするこ
とができないので、適当に決める必要がある。また、正
方形でなくても形は自由である。
また、本実施例では、テストチャートを読み取り、その
データの一部を利用して累積頻度分布テーブルBを作成
したが、これは濃度パターンがほぼランダムに配列され
ているため、テストチャート全部のデータを利用しなく
ても頻度分布はほとんど影響されないからであり、もし
CRT上にテストチャート画像を表示し、テストチャー
トのみをオペレータがROI指摘できるのであれば、テ
ストチャート全部を利用しても良い。また、フィルムプ
リンタ40の濃度歪みを無視しても良いのであれば、ラ
ンダムに配置しなくても良い。
〔発明の効果〕
以上から本発明によれば、テストチャート画像データの
頻度分布とそれを読み取った画像データの頻度分布との
対応だけで階調変換テーブルを作成することができるた
めに、テトスチャートの濃度パターンはどのような形で
も良い。特に、テストチャートを作成せず、適当な画像
データを流用することも可能である。
また、濃度パターンの大きさをフィルムデジタイザのエ
イリアジング等の影響のない程度まで小さくすれば、濃
度パターンの数を充分大きくすることができ、滑らかな
階調変換テーブルを作成することができる。
更に、テストチャート上に濃度パターンを複数個ランダ
ムに配置することにより、テストチャートを読み取ると
きの多少の位置ズレや読取方向、面積の変動等の影響を
小さくできるので、オペレータの負担を著しく軽減でき
る。
更に、テストチャート上の濃度パターンを低濃度側のデ
ータを多く配置することにより、階調を再現する上で、
特に微妙な低濃度の再現性向上が可能となる。
更に、テストチャートの濃度パターンを一様乱数で作成
すれば、テストチャートの画像データの頻度分布を知ら
なくても良いので、テーブルの対応をとる必要がなくな
り、オペレータの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は医用の画像処理システムのブロック図、第2図
は本実施例のフィルムデジタイザの構成図、第3図は本
実施例のフィルムプリンタの構成図、第4図は本実施例
の画像処理部の構成図、第5図は本実施例の濃度パター
ンデータ設定のフローチャート、第6図は別の実施例の
同フローチャート、第7図は更に別の実施例の同フロー
チャート、第8図は階調変換特性図、第9図(a)〜(
C)は頻度分布変換特性図、第10図(a)、山)は累
積頻度分布テーブルの特性図である。 代理人 弁理士 長 尾 常 明 り、、==、、−===J 29:A/υ亥j−洛 第8図 隻 4tl   :ALJM 第4図 フィルムデジタイザより              
    フィルムプリンタへ38二詞俳/イス 第古図 第6′図 第7図 第8図 第9図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、画像を光電変換してデジタルデータとして入力
    する画像入力手段、該画像入力手段からのデジタル化さ
    れた画像データを処理する画像処理手段、及び該画像処
    理手段からのデジタル画像データをハードコピーする画
    像出力手段を具備する画像処理装置において、 各濃度レベル毎の頻度分布が既知の第一の画像データを
    用いて上記画像出力手段によりテストチャートを作成し
    、該テストチャートを上記画像入力手段により第二の画
    像データに変換し、該第二の画像データの各濃度レベル
    毎の頻度分布を上記画像処理手段により求めた後、上記
    第一の画像データの頻度分布と上記第二の画像データの
    頻度分布とを対応せしめるように画像データの階調変換
    テーブルを作成するようにしたことを特徴とする階調設
    定方法。
  2. (2)、上記テストチャートの各濃度レベルに対応する
    それぞれの濃度パターンの大きさが、上記画像入力手段
    の開口径の2倍から100倍であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の階調設定方法。
  3. (3)、上記各濃度レベルに対応する濃度パターンをテ
    ストチャート上の異なった位置に複数個配置することを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の階調設定方法。
  4. (4)、上記各濃度レベルに対応する濃度パターンをテ
    ストチャート上にランダムに配置することを特徴とする
    特許請求の範囲第3項記載の階調設定方法。
  5. (5)、上記第一の画像データのもつ濃度レベル数が、
    上記画像入力手段の量子化レベル数のほぼ1/20以上
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の階
    調設定方法。
  6. (6)、上記第一の画像データの頻度分布を、低濃度部
    では大きく、高濃度部では小さくするようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第5項記載の階調設定方法。
  7. (7)、上記第一の画像データが、一様乱数を用いて作
    成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    階調設定方法。
JP61254796A 1986-10-28 1986-10-28 画像処理装置における階調設定方法 Granted JPS63109658A (ja)

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JP (1) JPS63109658A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03247469A (ja) * 1990-02-27 1991-11-05 Mitsubishi Electric Corp 階調記録プリンタ

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JPS5868040A (ja) * 1981-10-19 1983-04-22 Konan Camera Kenkyusho:Kk 階調修正量測定装置
JPS58190950A (ja) * 1982-04-30 1983-11-08 Fuji Photo Film Co Ltd 画像入出力装置における階調テ−ブルの自動設定方式

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JPH0581110B2 (ja) 1993-11-11

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