JPS63138472A - シヤ−プネスの評価方法 - Google Patents

シヤ−プネスの評価方法

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JPS63138472A
JPS63138472A JP61286353A JP28635386A JPS63138472A JP S63138472 A JPS63138472 A JP S63138472A JP 61286353 A JP61286353 A JP 61286353A JP 28635386 A JP28635386 A JP 28635386A JP S63138472 A JPS63138472 A JP S63138472A
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smoothing
histogram
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福元 正俊
Soichi Kubo
久保 走一
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Norishige Tsukada
塚田 紀繁
Kiyoshi Kasuya
糟谷 澄
Kenji Okamori
賢治 岡森
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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】 1呈よ!1m卸」 本発明は、画像のシャープネスの評価方法に関し、特に
種々の画像処理を行った画像のシャープネスを客観的に
評価するためのシャープネスの評価方法を提供しようと
するものである。
従】1え貨− 印刷の分野においては、種々の原稿、特に写真フィルム
、印画紙等の原稿から、写真による方法あるいは、レー
ザー技術を用いたスキャナー等を用い、印刷のための版
が作成される。しかし、写真フィルム等の原稿の品質に
比べ、印刷物の品質は低いものである。
それゆえ、製版時には、ボケマスクを使用したりあるい
は、電子的にシャープネスをかける等の作業を行う必要
があった。
また最近では、テレビジョン等のビデオ信号から、印刷
原稿を得ようとする動きもあり、種々の研究開発が進め
られている。
しかし、テレビジョン等のビデオ信号は、写真フィルム
等原稿に比べ、著しく解像度が劣るため、印刷に必要な
程度まで、解像度を高める必要が生じている。すなわち
、ビデオ信号より得られる画素数では不十分であるため
、ビデオ信号の画素と画素の間に新たな画素を補間(画
像データを補間)することが要求されている。この場合
、従来よりニアレストネイバー法、パイリニア法、ある
いは、キュービックコンポルージョン法など種々の補間
方法が使用されているが、画像信号を補間すると、結果
的に画像の平滑化が行われるため、元の画像に比べ「ボ
ケ」のある画像が得られることになる。
このような場合、画像処理によって得られる画像には、
シャープネスを強調することが要求されている。
日が ゛しようと るa 従来、これらシャープネスについては、印刷。
製版分野の熟練技術者が、経験でもって適当なボケマス
クを選択使用したり、あるいはスキャナー等のシャープ
ネスの程度を適当に選択して行っているのが実情であり
、再現された新しい画像を見て、シャープネスの度合を
判断していたのが実情である。
それゆえ、シャープネスの度合については、極めて感覚
的な判断にたよらざるを得ないものであり、客観的に判
断する手法はなかった。
本発明は、この従来技術の問題点を解決しようとするも
のであり、シャープネスを、客観的に評価する方法を提
供しようとするものである。
む を ゛するt・めの このため、本発明は、評価しようとするデジタル画像を
移動平均法にもとづき平滑化して複数内の画像を得るス
テップと、 得られた画像あるいは元の画像のそれぞれについて、各
注目画素とその周辺の画素との濃度差を各濃度差の頻度
としてデルタヒストグラムを作成するステップと、 得られたヒストグラムから、平滑化の程度によって生じ
るヒストグラムの変化量を数値化するステップと、 を有するシャープネスの評価方法を提供する。
以下、本発明についてより詳しく説明する。
まず、評価しようとする画像として、1024x102
4の画素数からなり、かつ濃度階調をそれぞれ8ビツト
(256段階)で表示したフレームメモリーに記憶され
た画像を使用する。
ここで、まず、平滑化処理を行うため、例えば3×3、
5×5、7×7x7のウィンドウ幅でもってそれぞれ移
動平均法により平滑化を行い、3つの画像を得る。この
得られた画像を出力すれば、ウィンドウ幅すなわち平滑
化の程度に応じたボケのある画像が得られることとなる
次いで得られた画像のそれぞれについて、デルタヒスト
グラムを作成する。ここで、デルタヒストグラムは、注
目すべき1画素とその周辺例えば8個の画素との濃度差
をそれぞれ横軸に、その頻度を縦軸にして求めることが
出来る。
一つの画像について3つのデルタヒストグラムを求めた
場合の例を第1図に示す、第1図において、横軸は、濃
度差の最大値として本来255まであるが、濃度差の大
きいものは、その頻度が少ないため、濃度差7以上のも
のは省略している。
第1図かられかるように、ボケな画像のデルタヒストグ
ラムの勾配はおおきく、シャープな画像のそれは小さく
なる。
また、ウィンドウにより平滑化した場合、シャープな原
稿はどその平滑化効果は大きい、これは、第1図の3本
のヒストグラムの差が大きいという形で現れる。すなわ
ち、このヒストグラム差の総和をとることによって、元
の画像のシャープネスを定量的に表現出来ることとなる
この差の総和は、第1図中のAで示す面積、すなわち A=Σl (Delta3 (i) −Delta5(i))l”■ (但し、和はiについてOから255までとる。)がウ
ィンドウ幅3x3と5x5の差の総和に相当するもので
ある。また図中のBで示す面積B=Σl (Delta
5(i) −De l ta7 (i ) ) l・・■(但し、
和はiについてOから255までとる。)は、ウィンド
ウ幅5x5と7x7の差の総和に相当することとなる。
従って、このAを例えば縦軸に、Bを横軸にプロットし
てグラフ化すると、第2図のようになり、原点より離れ
ている点に相当する程、元の画像はシャープであり、原
点に近い点に相当するほどボケな画像であると言うこと
が出来る。
シャープネスの程度を数値化する場合は、例えばシャー
プネス値をdとすると d=fTτ−口「丁 という形で示すことが出来る。
以下実施例について、具体的に述べる。
TV画像を、512x512の画素数からなる画像信号
に種本化し、画像を種々な方法すなわち、ニアレストキ
イバー法(NN) 、パイリニア法(BL)、キュービ
ックコンボリューション法(CC)及び本発明の発明者
らが開発した線形外挿平均法(後述)にもとづき画像信
号を補間し、6個の新たな画像を形成した。
ここで、図面を参照しながら上記線形外挿平均法につい
て説明する。
まず、上記線形外挿平均法の基本概念を一次元の場合に
ついて、第3図を参照しながら説明する。
第3図において、縦軸方向に示すf(i−1)。
f (i)、f (i+1)、f (i+2)は、横軸
方向に示す一次元の連続する画素の位置i−1゜i、i
+1.i+2(但し、nは画素の数を表す正の整数であ
り、iは、2乃至(n−2)の正の整数である)におけ
る画素の濃度を表している。
ここで、線形外挿平均法によって、iとi+1の間の位
置i+ΔX(但し0〈Δxく1)の新たな画素の画像信
号fCi+ΔX)を求める場合、まずi−1とiの画素
の画像信号f(i−1>とf (i)とから、線形外挿
法によりi+ΔXにおける外挿値g(i−1,i)を求
め、一方、i+1とi+2の画素の画像信号f (i+
1)とf(L+2)とから、同様にして線形外挿法によ
りi+ΔXにおける外挿値g(i+2.L+1)を求め
、更にこれらのg(i−1,i)とg(t+2.i+1
)とを平均することによりf(i+ΔX)を定める。但
し、Fを最大濃度値として、0≦f(1+ΔX)≦Fと
する。
これを、式で表現すると、 g(i−1,1)=k(f (i)−f (t−1))
+f(i)・・・■ g (i+2.i+1)=−k (f (i+2)−f
 (i+1))+f (i +1)・・・■ f(i+ΔX)=’+  (g(i−1,i)+g (
i+2.i+1)) −へ ((k+1)(f (i>+ f (i+1) ) −k (f (i−1)+f (
i+2)l・・・■ となる、ここでkは、画像信号の重み付けを示す実数の
係数(以下、強調係数と称する)である。
従って、このf(i+ΔX)は、強調係数kが正であれ
ば、従来の2点の近接画素の画像信号からパイリニア法
によって求めた補間データより強調された値となり、負
であれば、負の方向の強調がなされた値をとり得る。こ
のように、iとi+1との間の任意の画素の位置の補間
された画像信号が求められることとなり、また強調係数
にの値を変化させることによって画像信号を任意に強調
することが可能となる。
次に、以上のような線形外挿平均法の基本的概念を二次
元に拡張した場合について、第4図(A)及び(B)を
参照しながら説明する。まず、第4図(A)は、nxm
個の画素からなる第1の画像における画素の横軸方向の
位置が(i−1>乃至(i+2)で縦軸方向の位置が(
j−1)乃至(j+2)の部分を示している。但し、2
≦i≦n−2,2≦j≦m−2である。また、各画素の
濃度、即ち画像信号の値f (i−1,j−1)、・・
・、f(i+2.j+2>は、それぞれA11.・・・
、A44と表されている。そして第4図(B)は、この
第2図(A)に示された画像において、(横軸方向の位
置、縦軸方向の位置)で示される位置がそれぞれ(i+
Δx l J )、(i、j+Δy)、(i+Δx、j
+△y)である点に、画像信号の値がR(=f(i+Δ
x、 j))、D (=f (i、 j十Δy))、M
(=f(i+Δx、j+Δy))の画素を補間する場合
を示している。(以下、これらの補間されるべき点は、
単に点R1点D、点Mと記す、)そしてこれらの画像信
号の値R,D、Mは上記の式■によって求めることがで
きる。
即ち、点Rに対応して、A 21とA 22との組を用
いて外挿値g (A11. A!りが、さらにA24と
A 22との組を用いてg (A t3. A 24 
)が求まる0次に、点りに対応して、A12とA22と
の組を用いてg (A + t 、 A 22 )が、
A32とA2.との組を用いてg (A32. All
)が求まる。さらに、点Mに対応して、A11とA2□
との組を用いてg (Az、 Atz>が、A14とA
23との組を用いてg (Al1. A23)が、A4
4とA。との組を用いてg (A 44 、 A 33
>が、A41とA32との組を用いてg (A、l、 
A)2)がそれぞれ求められる。さらにまた、点R,D
Mに対応して求められた外挿値gをそれぞれ平均した値
を点R,D、Mの画素の画像信号の値とすることにより
補間がなされる。
上記の式■から、R及びDはそれぞれ次のように表され
る。
R=’s  (g  (A21. 12□)+ g  
(A43.Ax<))−〜 ((k + 1 )  (
A22+A23)k  (A21 + A24)  1 −へ ((k+1>  (f  (L、j)+f  (
L+1゜j))−k(f  (i−1,j)+f  (
i+2゜jN ・・・■ D=’i  (g  (A+□、A22)+ g  (
A32.Az2)−へ  l(k+1)(At□+Aコ
z)    k(A12+A42)1 =へ f (k+1)(f (i、j)+f (t、j
+1) −k  (f  (i、  j−1)+f  
(i、  j+2))・・・■ 但し、Fを画像の最高濃度とすると、0≦R≦F、0≦
D≦Fである。
ところでMについては、上記のように g (Az、A2□) 、 g (Al1. Az*)
 。
g (A44. A3コ)及びg (A 41 、 A
 s 2 )の4つのいずれか2つ以上を組み合わせて
平均することによって求めることができる。例えば、2
つを組み合わせた場合、Mの値としては次の6つの値M
−乃至M6を導くことが可能である。
M + =へ (g (A11. A22) + g 
(A44. A33) >M t =〜 (g (Al
1. /1111) +g (A41. A32) )
M3=へ (g (A11. A22) +g (Al
1. A22) >M4=’S  (g (Al1. 
A23) + g (A44. A11) )M s 
=へ (g (A44. A13) + g (A41
. Azz) >M@=〜 (g (A41. A22
) + g (All、 A2□))画像信号の補間の
場合、補間しようとする点の周辺の画素の画像信号をで
きるだけ多く考慮したほうが、より信頼性の高い補間値
が得られる。°従って、この場合、Mの値を求めるため
には4つの外挿値gを組み合わせて平均することが最も
好ましい、その場合、Mは次のように求められる。
M=’i  (g (A11. A22) +g (A
l1゜A23) + g (A44. Al3)+ g
 (A41. A22) )・・・■=〜 ((k+1
 >  (A2t+A2*+Asi+A11)  k 
(AIl+AI4+A44+A41>1・・・■ この式■は、次式のようにも表現できる。
f(i+Δx、J+Δy)= ’、  +(k+1)(f  (t、j)+f (i、
J+1)+f (i+1゜j+1)+f  (i+1.
J)) −k  (f  (i−1,j−1)+f  (i−1
,J+2)+f  (i+2゜J+2>+f  (i+
2.j−1)1・・・[相] 但し、Fを最大濃度値とすると、0≦M≦F、即ち0≦
f(i十Δx、J+Δy)≦Fである。
但し、Mの値を求めるために組み合わせる外挿値の数を
2.3.4のいずれにするかは、画像の種類、システム
の処理速度等との関係から適宜選択すればよい。
従って、式■、■、[株]に第1画像のそれぞれの画素
の画像信号の値を代入することにより、新しい画素の画
像信号の値を補間することができる。
さて、上記のように、ニアレストネイバー法、パイリニ
ア法、キュービックコンポルージョン法及び線形外挿平
均法によって得られた6つの画像について、3×3.5
×5.7×7のウィンドウ幅でそれぞれ平滑化を行い、
それぞれ3個のヒストグラムを求め、更に上記A、Bの
値を計算して第2図にプロットした。なお、本図におけ
るnは、上記の強調係数にの値を示すものであり、k、
従ってnの大きいものほどシャープネスがかかつている
ものである。第2図から分かるように、シャープネスの
かけられたものほど、座標軸の原点から離れた位置にあ
る。従って、上記dの値が大きいほどシャープネスのか
かった画像といえる。さらに、製版に関係する熟練技術
者多数にシャープネスの程度について主観的評価をさせ
た場合も同様な結果が得られた。
t   の;日 第5図は、本発明に従うシャープネスの評価方法を実施
するためのシステムを示す略ブロック図である。
入力画像信号としては、テレビジョンからのTV信号、
VTRからのVTR信号、電子スチルカメラやレーザー
ディスクなどからの信号(以下、これらの信号を総称的
にTV信号と記す)が使用できる。これらのTV信号は
、アナログ信号であるため、A/D′JRta器により
量子化され、フレームメモリ(1)にアドレスをもった
信号として記憶される。一方、予め、ディジタル化され
た信号、例えば光ディスク或はコンピューターグラフィ
ックス等からのディジタル信号も入力信号として使用で
き、A/D変換器を介さずにフレームメモリ(1)に記
憶される。TV信号など画像の場合には、このフレーム
メモリの(例えば512X512個の)各アドレス(画
素に相当する)に、8ピッ1− (従って256レベル
)の濃度値として記憶される。また、TV信号が白黒の
場合には、フレー1ムメモリは1個でよいが、カラー画
像の場合には3個のフレームメモリを必要とする。
このようにフレームメモリに記憶された画像信号は、補
間を行う際にそれぞれフレームメモリから読み出され、
CPU (2)において上記の平滑化、デルタヒストグ
ラム作成、シャープネスdの計算等の演算処理がなされ
、それによって新しく求められた平滑化画像のデータは
イメージファイル(3)に書き込まれる。こうしてイメ
ージファイルに記憶された画像や、第1図及び第2図の
ようなグラフは、必要に応じてモニター等(図示せず)
に表示されたり、プリンターやプロッター等の出力装置
によって出力される。
第6図は、第5図に示したシステムを用いて、本発明に
従うシャープネスの評価方法を実施する際の手続き操作
の流れを例示するフローチャートである。さて、本発明
に従う評価方法を第5図に示したシステムで実施する場
合、まず、第1の画像の画像データの槽(X>軸方向及
び縦(Y)軸方向の画素数を変数IX及びIYに初期値
としてセットする(ステップ■)。また移動平均による
平滑化をおこなうためのウィンドウを選択する(ステッ
プ■)0次に、画像データをフレームメモリから読み込
む(ステップ■)。さらに列番号を示す変数Jに初期値
1を、行番号を示す変数1に1をセットする(ステップ
■、■)。そして■行J列目の画素をウィンドウの中心
にして、ウインドウに画像データをセットしくステップ
■)、このウィンドウ内の中心を除く画素の濃度値の平
均をとり中心の画素の濃度値とすることにより平滑化す
る(ステップ■)、この時、ウィンドウ内の画素の総て
があるというわけではないときは、ある画素で平均をと
る。さらにこの平滑化したデータを一旦、配列H(i 
)に入れる(ステップ■)。
その後、変数Iの値を1増加させ(ステップ■)、変数
1の値を変数IXの値と比較して(ステップ[相])、
■の方が小さいときは処理はステップ■に戻る。大きい
ときには、H(L)内のデータをイメージファイルに書
き出す(ステップ■)0次に、変数Jの値を1増加させ
て(ステップ@)、Jの値とIYの値とを比較して(ス
テップ■)、Jの方が小さいときは処理はステップ■に
戻る。大きいとき、他のウィンドウにより平滑化を行う
場合にはステップ■に戻る(ステップ[相])0行わな
ければ、工xとIYの値を再びセットする(ステップ■
)、そしてステップ■で書き出されたデータの一つを読
み出す(ステップ■)、J及び■を1にセットする(ス
テップ@、 @) 、次に■行J列目の画素と周囲の画
素との濃度差の絶対値をとる(ステップ@)、このステ
ップ[相]で得られたデータを濃度差により分類してイ
メージファイルに書き出す(ステップ[相])、■を1
つ増加させ(ステップQ)、IとIXとを比較して(ス
テップ0>、■のほうが小さいときには、ステップ[相
]に戻る。
大きければ、Jを1つ増加させ(ステップO)、JとJ
Yとを比較して(ステップQ)、IYのほうが大きいと
きステップ■に戻る。縦軸に頻度、横軸に濃度差をとり
第1図のようなグラフをプリンターに出力する(ステッ
プ◎)、他に平滑化したデータがあればステップ[相]
に戻る。ステップ[相]で求めたデルタヒストグラムの
データを2つ選択してイメージファイルより読み出す(
ステップO)。
そして、これらのヒストグラムの差の絶対値の総和を求
め(ステップO)、得られたデータを出力する(ステッ
プO)、他にデルタヒストグラムがあればステップ27
に戻る(ステップO)。
光用!處l[ 以上のように、本発明の評価方法に従えば、従来主観的
な評価にたよっていた画像のシャープネスの程度が数値
化され客観的に評価可能になる。
また、本発明の方法に従って得られるシャープネスの値
と、スキャナー等のシャープネス調整レベルとの相関関
係を前辺てとらえておくことにより11ミ業のfi準化
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ウィンドウ幅を変えて移動平均法により平滑
化した画像のデルタヒストグラムを求めた結果をしめず
グラフであり、 第2図は、従来の補間法及び本発明の線形外挿平均法に
より補間した画像について、ウィンドウ幅を変えてヒス
トグラムの変化fA及びBとの相関関係を示すグラフで
あり、 第3図は、−次元の場合の線形外挿平均法について説明
するための図であり、 第4図(A>は、二次元の場合の線形外挿平均法により
補間される第1の画像の部分を示す図であり、第4図(
B)は、第1の画像において補間されるべき新たな画素
とそれを囲む近接画素及び近傍画素の関係を示す図であ
り、 第5図は、本発明に従う評価方法を実施するためのシス
テムをしめす略ブロック図であり、第6図A、B及びC
は、本発明に従う評価方法を実施する手続き操作の流れ
を示すフローチャートである。 1・・・フレームメモリ、 2・・・CPU、 3・・・イメージファイル、 4・・・プリンター。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)評価しようとするデジタル化された画像をi)1
    種以上の程度の異なる平滑化処理を行い、1種以上の平
    滑化画像を得るステップと、 ii)得られた平滑化画像、及び必要に応じて元の画像
    のそれぞれについて、各画素と周辺画素との濃度差とそ
    の頻度とからなる、デルタヒストグラムを作成するステ
    ップと、 iii)得られた上記デルタヒストグラムの各々の差の
    絶対値を求めるステップと を有することを特徴とするシャープネスの評価方法。
  2. (2)デジタル化された画像を2種以上の程度の異なる
    平滑化処理を行い2種以上の平滑化画像を得る特許請求
    の範囲第1項に記載のシャープネスの評価方法。
  3. (3)平滑化手段として、ウィンドウ幅の異なる1種の
    ウィンドウを用い移動平均法により平滑化する特許請求
    の範囲第1項に記載のシャープネスの評価方法。
  4. (4)ウィンドウとして、3×3、5×5、7×7のウ
    ィンドウを使用する特許請求の範囲第2項に記載のシャ
    ープネスの評価方法。
  5. (5)各画素と周辺8画素との濃度差を用いてヒストグ
    ラムを作成する特許請求の範囲第1項に記載のシャープ
    ネスの評価方法。
  6. (6)上記シャープネスdを、 d=√(A^2+B^2) (但し、 A=Σ|(Delta3(i) −Delta5(i))|、 B=Σ|(Delta5(i) −Delta7(i))|であつて、 和Σは、iについて0から上記画像の画素数までとる)
    によって求める特許請求の範囲第1項に記載のシャープ
    ネスの評価方法。
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JPS60218165A (ja) * 1984-04-13 1985-10-31 Fujitsu Ltd 濃淡むら検出回路

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