KR101697634B1 - 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 프로그램, 인쇄 매체, 및 기록 매체 - Google Patents

Abstract

화상 데이터에 대하여, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하고, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 경우에 있어서, 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행한다.

Description

화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 프로그램, 인쇄 매체, 및 기록 매체{IMAGE PROCESSING DEVICE, IMAGE PROCESSING METHOD, PROGRAM, PRINT MEDIUM, AND RECORDING MEDIUM}

본 발명은 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 프로그램, 인쇄 매체, 및 기록 매체에 관한 것이다.

종래에는 원(原)화상에 대하여 샤프니스(화상 선예화(鮮銳化))나 에지 검출 등의 화상 처리를 행하는 방법이 개발되어 있다.

예를 들면, 비특허문헌 1에 기재된 프로그램 제품에서는, 화상의 선예화를 행하기 위하여, 에지가 밝은 측의 픽셀을 검출하여 더 밝게 하고, 에지가 어두운 측의 픽셀을 검출하여 더 어둡게 하도록 국소적인 콘트라스트 제어를 행하는 것이 개시되어 있다.

또, 비특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 인간의 초기 시각 정보 처리의 수리(數理) 모델로서, 최대 중복 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크를 이용하여, 그레이스케일의 원화상에 대하여 비선형 처리를 행하는 것이 개시되어 있다.

또, 종래에는 에지 검출의 방법으로서, 단순한 필터링의 방법이나 웨이브렛을 이용한 방법이 잘 알려져 있다 (비특허문헌 6, 7 참조).

Adobe Systems Incorporated, "Photoshop의 헬프 & 서포트/고도의 샤프화 수법", [online], 2006년 4월 6일 작성, [평성24년(2012년) 5월 9일 검색], 인터넷 <URL:http://www.adobe.com/jp/designcenter/photoshop/articles/phscs2at_advsharpen.html> Hitoshi Arai, "A Nonlinear Model of Visual Information Processing Based on Discrete Maximal Overlap Wavelets", Interdisciplinary Information Sciences, Vol. 11, No. 2, pp. 177∼190(2005) Hitoshi Arai and Shinobu Arai, 2D tight framelets with orientation selectivity suggested by vision science, JSIAM Letters Vol. 1, pp. 9∼12(2009) Hitoshi Arai and Shinobu Arai, Finite discrete, shift-invariant, directional filterbanks for visual information processing, I : construction, Interdisciplinary Information Sciences, Vol. 13, No. 2, pp. 255∼273(2007) E. N. Johnson, M. J. Hawken and R. Shapley, The spatial transformation of color in the primary visual cortex of the macaque monkey, Nature Neuroscience, Vol. 4, No. 4, pp. 409∼416(2001) P. J. Van Fleet, Discrete Wavelet Transformations, Wiley, 2008 R. C. Gonzalez and R. E. Woods, Digital Image Processing, 3rd Ed., Pearson International Edition, 2008

그러나, 종래의 화상 처리 방법에 있어서는, 자연스러운 화상 선예화나 다양한 에지 검출을 행하기가 어렵다는 문제점을 갖고 있었다.

예를 들면, 비특허문헌 1에 기재된 프로그램 제품에 있어서는, 일률적으로 에지 부분의 휘도를 상하(上下) 시키기 위하여, 콘트라스트가 충분한 개소에 대해서도 흑백에 가까워질 때까지 극도로 콘트라스트가 높아져 부자연스러워진다는 문제점을 갖고 있었다. 또, 비특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 흑백 화상에 대하여 착시 분석의 일환으로서 행해진 것이며 컬러 화상의 선예화에 대하여 응용할 수 없다는 문제점을 갖고 있었다.

또, 비특허문헌 6, 7 등의 종래의 에지 검출 방법에서는, 주파수 분해능이나 방위선택성이 부족해, 목적에 따른 다양한 에지를 검출하기가 어렵다는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 자연스러운 화상 선예화나 여러 가지 에지의 검출 등, 다양한 화상 처리를 행할 수 있는, 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 프로그램, 인쇄 매체, 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 화상 처리 장치는, 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서, 상기 기억부는, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수(次數)를 갖는 광의(廣義) 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며, 상기 제어부는, 상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과, 상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 수단을 구비하며, 상기 분해 수단은, 상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 대하여, 선형 또는 비선형의 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 대하여, 역치 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 소정의 주파수 특성은, 상기 광의 바람개비 프레임렛 또는 상기 바람개비 웨이브렛 프레임의 각 레벨에서의 방위에 의거한 소정의 필터 배치에 있어서의 위치, 및/또는, 상기 다중 해상도 분해에 있어서의 레벨에 따라 지정되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 기형(奇型) 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 상기 기형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 증폭시키는 것에 부가하여, 우형(偶型) 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시켜도 되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 처리 수단은, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수 및/또는 분해 근사 계수에 대하여 처리를 행함으로써, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 감쇠 또는 증폭시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 방법은, 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서, 상기 기억부는, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며, 상기 제어부에 있어서 실행되는, 상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와, 상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 포함하며, 상기 분해 단계는, 상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 프로그램은, 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 화상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램으로서, 상기 기억부는, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며, 상기 제어부에 있어서, 상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와, 상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 실행시키기 위한 프로그램이며, 상기 분해 단계에 있어서, 상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 실행시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본원 발명자는, 예의 검토한 결과, 이하와 같이 생각함으로써 본 발명을 완성시켰다. 즉, 인간의 시각은, 보고 싶은 부분을 잘 볼 수 있는 정보 처리를 본래 행하고 있다. 인간은, 여러 가지 착시를 지각(知覺)하나, 그것은 시각 정보 처리의 결과라고 생각된다. 여기서, 만약 수리 모델이 인간의 시각 정보 처리에 가까운 것이라면, 수리 모델을 실장(實裝)한 계산기도 착시를 산출할 것이다. 그래서, 본원 발명자는, 명암의 착시나 색의 대비 착시를 시뮬레이션할 수 있었던 수리 모델을 이용함으로써, 인간의 시각에 가까운 정보 처리를 원화상에 대하여 실시하여, 보고 싶은 부분만을 선예화할 수 있음을 확인하여, 본원발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 화상 처리 장치는, 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서, 상기 기억부는, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며, 상기 제어부는, 상기 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 상기 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 상기 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과, 상기 분해 수단에 의해 취득된 각 색 성분의 상기 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 수단을 구비하며, 상기 분해 수단은, 상기 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 계수 처리 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 색 성분은, CIELAB 색 공간에 있어서의, L*, a*, 및 b*, 또는 인간의 시각에 가까운 색 공간의 각 색 성분인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 계수 처리 수단은, 상기 화상 데이터의 a* 및/또는 b*의 색 성분에 대하여, a* 및/또는 b*의 상기 분해 상세 계수와 L*에 있어서의 분해 상세 계수로부터 정한 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 상기 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 보정한 상기 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 계수 처리 수단은, 상기 분해 상세 계수의 에너지가 큰 경우에는 S자 곡선으로, 작은 경우에는 N자 곡선으로, 자동적으로 연속적인 변화를 하는 함수를 이용하여, 상기 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 계수 처리 수단은, 상기 분해 페이즈와 상기 합성 페이즈의 사이에 있어서, 상기 분해 상세 계수를 정규화하고, 정규화된 상기 분해 상세 계수인 정규화 분해 상세 계수의 놈(norm)을 상기 에너지로 하여, 당해 정규화 분해 상세 계수에 대하여 상기 계수 처리를 행하여, 계수 처리된 상기 정규화 분해 상세 계수에 대하여 상기 정규화의 역(逆)연산을 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 계수 처리 수단은, 상기 분해 상세 계수의 부호의 차이에 따라서 별개의 처리를 행해도 되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 분해 수단은, 상기 방위성이 수평 방향, 수직 방향, 대각 방향으로 이루어지는 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크, 또는, 상기 방위성이 다방향인 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 이용하여, 상기 다중 해상도 분해를 행하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 처리 장치는, 상기 기재의 화상 처리 장치에 있어서, 상기 분해 수단에 의한 상기 다중 해상도 분해는, 최대 중복 다중 해상도 분해, 최대세선화 다중 해상도 분해, 또는, 일부 세선화 일부 중복 다중 해상도 분해인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 화상 처리 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 화상 처리 방법은, 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서, 상기 기억부는, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며, 상기 제어부에 있어서 실행되는, 상기 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 상기 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 상기 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와, 상기 분해 단계에서 취득된 각 색 성분의 상기 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 단계를 포함하며, 상기 분해 단계는, 상기 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 계수 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 프로그램에 관한 것으로서, 본 발명의 프로그램은, 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 화상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램으로서, 상기 기억부는, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며, 상기 제어부에 있어서, 상기 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 상기 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 상기 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와, 상기 분해 단계에서 취득된 각 색 성분의 상기 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 단계를 실행시키기 위한 프로그램이며, 상기 분해 단계는, 상기 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 계수 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 기록 매체에 관한 것으로서, 상기 기재의 프로그램을 기록한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 처리 화상이 인쇄된 인쇄 매체로서, 상기 처리 화상은, 원화상을 구성하는, 광의 바람개비 프레임렛 혹은 바람개비 웨이브렛 프레임에 의해서 추출된 각 성분, 또는, 방위선택성 웨이브렛 프레임 혹은 방위선택성 필터 뱅크에 의해서 추출된 각 성분 중, 소정의 상기 성분이, 감쇠 또는 증폭되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 처리 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 처리 화상은, 원화상을 구성하는, 광의 바람개비 프레임렛 혹은 바람개비 웨이브렛 프레임에 의해서 추출된 각 성분, 또는, 방위선택성 웨이브렛 프레임 혹은 방위선택성 필터 뱅크에 의해서 추출된 각 성분 중, 소정의 상기 성분이, 감쇠 또는 증폭되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 화상 데이터에 대하여, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하고, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득할 때에, 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행한다. 이에 의해, 본 발명은, 자연스러운 화상 선예화나 여러 가지 에지의 검출 등, 다종 다양한 화상 처리를 행할 수 있다는 효과를 나타낸다. 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임은, 다중 해상도 분해가 가능하여, 다양한 주파수 선택성을 갖고, 다양한 방위선택성을 가지므로, 목적에 따른 방위의 에지의 검출이나, 목적에 따른 주파수 성분의 추출 등, 다양한 화상 처리를 실행하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호에 대하여, 선형 또는 비선형의 계수 처리를 행하므로, 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수나 분해 근사 계수에 대하여, 선형 함수나 비선형 함수를 적용하는 등에 의해, 계수값에 따른 화상 처리 결과를 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호에 대하여, 역치 처리를 행하므로, 역치 이하의 미소한 변동을 제거 또는 감쇠하여 효과적으로 노이즈 제거를 행할 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하므로, 인간의 시각 정보 처리에 가까운 수리 모델을 사용함으로써, 인간의 감각에 가까운 자연스러운 화상 선예화를 실시할 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 필터 중 적어도 하나에 대응하는 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키므로, 목적의 주파수 성분이나 목적의 방위 성분을 증감한 다양한 화상 처리 결과를 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 소정의 주파수 특성은, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임의 각 레벨에서의 방위에 의거한 소정의 필터 배치에 있어서의 위치, 및/또는, 다중 해상도 분해에 있어서의 레벨에 따라 지정되므로, 다양한 주파수 특성을 지정하는 것이 가능하게 된다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 기형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키므로, 합성 페이즈를 거치지 않고, 그대로 출력함으로써, 입체감이 있는 에지의 검출 등이 가능하게 된다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 상기 기형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키는 것에 부가하여, 상기 복수의 필터 중, 우형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시켜도 되므로, 보다 효과적인 입체감이 있는 에지 검출 등이 가능하게 된다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수 및/또는 분해 근사 계수에 대하여 계수 처리를 행함으로써, 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 감쇠 또는 증폭시키므로, 계수값에 따른 계수 처리를 실행함으로써 다양한 화상 처리 결과를 얻을 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크와, 화상 데이터를 기억하고, 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하고, 각 색 성분의 합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 경우에, 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행한다. 이에 의해, 본 발명은, 컬러 화상에 대하여 자연스러운 화상 선예화를 행할 수 있다는 효과를 나타낸다. 더 구체적으로는, 본 발명은, 인간의 시각 정보 처리에 가까운 수리 모델을 사용함으로써, 인간의 감각에 가까운 자연스러운 화상 선예화를 컬러 화상에 실시할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 색 성분으로서, CIELAB 색 공간에 있어서의, L*, a* 및 b*, 또는 인간의 시각에 가까운 색 공간의 각 색 성분을 이용한다. 이에 의해, 본 발명은 인간의 감각에 가까운 자연스러운 화상 처리를 행할 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 화상 데이터의 a* 및/또는 b*의 색 성분에 대하여, a* 및/또는 b*의 상기 분해 상세 계수와 L*에 있어서의 상기 분해 상세 계수로부터 정한 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 상기 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 보정한 상기 계수 처리를 행한다. 이에 의해, 휘도의 효과와 색의 효과를 협동시킨 인간의 시지각(視知覺)에 있어서 자연스러운 선예화를 행할 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 상세 계수의 에너지가 큰 경우에는 S자 곡선으로, 작은 경우에는 N자 곡선으로, 자동적으로 연속적인 변화를 하는 함수를 이용하여, 상기 계수 처리를 행한다. 이에 의해, 본 발명은, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하는 계수 처리를, S자 곡선으로부터 N자 곡선으로 연속적으로 변화하는 함수를 사용한 연산을 이용하여 바람직하게 실행할 수 있다는 효과를 나타낸다. 더 구체적으로는, 주위의 자극이 큰 경우에는 분해 상세 계수의 편차를 크게 하고, 주위의 자극이 작은 경우에는 분해 상세 계수의 편차를 작게 하는 함수를 이용함으로써, 주위의 자극이 큰 경우에는 작은 자극이 약하게 되고, 주위의 자극이 작은 경우에는 작은 자극이더라도 의식되게 되므로, 화상마다 적절한 선예화를 자동적으로 할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 페이즈와 상기 합성 페이즈의 사이에 있어서, 상기 상세 분해 계수를 정규화하여, 정규화된 상기 분해 상세 계수인 정규화 분해 상세 계수의 놈을 상기 에너지로 하여, 당해 정규화 분해 상세 계수에 대하여 상기 계수 처리를 행하고, 계수 처리된 상기 정규화 분해 상세 계수에 대하여 상기 정규화의 역연산을 행한다. 이에 의해, 본 발명은, 정규화에 의해 함수 처리나 에너지 계산 등에 있어서 계수를 취급하기 쉽게 할 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 분해 상세 계수의 부호의 차이에 따라서, 별개의 처리를 행해도 되므로, 보다 인간의 시각에 가까운 자연스러운 선예화를 행하거나, 반대로 인간의 시각을 보충하는 것과 같은 자연스러운 선예화를 행하는 등, 세밀한 선예화가 가능하다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 방위성이 수평 방향, 수직 방향, 대각 방향으로 이루어지는 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크, 또는, 상기 방위성이 다방향인 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 이용하여, 상기 다중 해상도 분해를 행한다. 이에 의해, 본 발명은, 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크를 이용하여 간이한 계산을 행하거나, 광의 바람개비 프레임렛 혹은 바람개비 웨이브렛 프레임을 이용하여 정밀한 계산을 행하거나 할 수 있다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 다중 해상도 분해는, 최대 중복 다중 해상도 분해, 최대 세선화 다중 해상도 분해, 또는, 일부 세선화 일부 중복 다중 해상도 분해이므로, 바람직한 다중 해상도 분해를 행하여 분해 상세 계수를 취득할 수 있어, 추가로 고주파 성분뿐만 아니라, 저주파 성분도 다중 해상도적으로 처리되므로, 단지 에지만이 강조되는 선예화가 아니라, 자연스러운 선예화가 가능하다는 효과를 나타낸다.

또, 본 발명은, 처리 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 처리 화상이 인쇄된 인쇄 매체로서, 원화상을 구성하는, 광의 바람개비 프레임렛 혹은 바람개비 웨이브렛 프레임에 의해서 추출된 각 성분, 또는, 방위선택성 웨이브렛 프레임 혹은 방위선택성 필터 뱅크에 의해서 추출된 각 성분 중 소정의 성분이 감쇠 또는 증폭되어 있으므로, 임의의 원화상에 있어서, 자연스러운 화상 선예화나 여러 가지 에지의 검출 등, 다양한 화상 처리를 실시한 처리 화상을 제시할 수 있다.

도 1은, 본 실시 형태가 적용되는 본 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 2는, 차수 5의 레벨 3의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터에 차수 5의 레벨 1과 레벨 2의 최대 중복 바람개비 프레임렛 근사 필터를 순환 상관 곱하여 얻어지는 필터를 나타낸 도면이다.
도 3은, 차수 7의 레벨 2(고주파수 측)의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터에 레벨 1의 최대 중복 바람개비 프레임렛 근사 필터를 순환 상관 곱한 필터를 나타낸 도면이다.
도 4는, 차수 7의 레벨 3(저주파수 측)의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터에 레벨 1과 레벨 2의 최대 중복 바람개비 프레임렛 근사 필터를 순환 상관 곱한 필터를 나타낸 도면이다.
도 5는, 차수 7, 레벨 k의 바람개비 프레임렛에 있어서, 근사 부분을 a_k(1)로 나타내고, 상세 부분을 d_k(1)∼d_k(99)의 기호(번호)로 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 실시 형태에 있어서의 화상 처리 장치(100)의 기본 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 7은, 최대 중복 다중 해상도 분해의 필터 뱅크의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은, 최대 중복 다중 해상도 분해의 필터 뱅크의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 화상 처리 장치(100)의 컬러 화상 선예화 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 10은, 최대 중복 다중 해상도 분해의 분해 페이즈 및 합성 페이즈의 필터 뱅크의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은, 정규화를 동반하는 분해 상세 계수의 계수 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 12는 원화상(512×512 화소)과, 본 실시 형태에 의한 선예화 화상과, 종래 방법에 의한 선예화 화상을 대비하여 나타낸 도면이다.
도 13은, 도 12의 각 사진에 있어서, 왼쪽으로부터 400 화소째의 열의 L*의 값을 나타낸 그래프이다.
도 14는, 도 12의 각 사진에 있어서, 왼쪽으로부터 400 화소째의 열의 a*의 값을 나타낸 그래프이다.
도 15는, 도 12의 각 사진에 있어서, 왼쪽으로부터 400 화소째의 열의 b*의 값을 나타낸 그래프이다.
도 16은, 색의 대비 착시 화상의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17은, 도 16에 있는 원화상의 내측 사각 부분(원화상 A와 B에서 공통)과, 원화상 A의 화상 처리 결과인 처리 화상 A의 내측 사각 부분과, 원화상 B의 화상 처리 결과인 처리 화상 B의 내측 사각 부분을 나타낸 도면이다.
도 18은, 색의 대비 착시 화상의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 19는, 도 18에 있는 원화상의 내측 사각 부분(원화상 C와 D에서 공통)과, 원화상 C의 화상 처리 결과인 처리 화상 C의 내측 사각 부분과, 원화상 D의 화상 처리 결과인 처리 화상 D의 내측 사각 부분을 나타낸 도면이다.
도 20은, 색의 대비 착시 화상의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 21은, 도 20에 있는 원화상의 내측 사각 부분(원화상 E와 F에서 공통)과, 원화상 E의 화상 처리 결과인 처리 화상 E의 내측 사각 부분과, 원화상 F의 화상 처리 결과인 처리 화상 F의 내측 사각 부분을 나타낸 도면이다.
도 22는, 본 실시예에서 이용한 하드 스레숄드를 설명하기 위한 그래프이다.
도 23은, 본 실시예에서 이용한 노이즈를 넣기 전의 원화상이다.
도 24는, 도 23에 있는 원화상에 가우스형 백색 노이즈를 가한 노이즈 화상을 나타낸 도면이다.
도 25는, 종래의 웨이브렛에 의한 노이즈 제거 방법에 웨이브렛으로서 심렛(4)을 이용한 처리 화상이다.
도 26은 도 25의 일부 확대도이다.
도 27은, 본 실시 형태에 의해서 5차의 바람개비 프레임렛을 이용하여 얻어진 처리 화상이다.
도 28은 도 27의 일부 확대도이다.
도 29는, 본 실시 형태에 의해서 7차의 바람개비 프레임렛을 이용하여 필터마다 역치를 변화시킨 경우에 얻어진 처리 화상이다.
도 30은 도 29의 일부 확대도이다.
도 31은, 레벨 2에서 역치 처리를 행하는 상세 계수를 사선으로 나타낸 도면이다.
도 32는, 본 실시 형태에 의해서 7차의 바람개비 프레임렛을 이용하여 레벨 1부터 레벨 2의 고주파 부분까지 역치 처리를 한 처리 화상이다.
도 33은 도 32의 일부 확대도이다.
도 34는, 본 실시예에서 에지 검출을 위하여 이용한 원화상을 나타낸 도면이다.
도 35는, 7차의 바람개비 프레임렛의 레벨 1에 있어서의 가중 계수를 나타낸 도면이다.
도 36은, 7차의 바람개비 프레임렛의 레벨 2에 있어서의 가중 계수를 나타낸 도면이다.
도 37은, 에지 검출 예 1에 의해 얻어진 처리 화상을 트런케이션(truncation)한 화상을 나타낸 도면이다.
도 38은, t = 1에서 이치화(二値化)한 처리 화상을 나타낸 도면이다.
도 39는, 7차의 바람개비 프레임렛의 레벨 1에 있어서의 가중 계수를 나타낸 도면이다.
도 40은, 7차의 바람개비 프레임렛의 레벨 2에 있어서의 가중 계수를 나타낸 도면이다.
도 41은, 에지 검출 예 2에 의한 트런케이션 처리 화상을 나타낸 도면이다.
도 42는, 에지 검출 예 2에 의한 이치화 처리 화상을 나타낸 도면이다.
도 43은, 트런케이션 처리를 하여 15배로 한 처리 화상을 원화상에 가한 화상을 나타낸 도면이다.
도 44는, 차수 5의 바람개비 프레임렛의 분해 페이즈에 있어서의 52개의 서브 밴드 신호의 번호를 나타낸 도면이다.
도 45는, 노이즈 제거 결과 얻어진 처리 화상에 대하여, 이치화의 방법(t = 0.37)으로 표시한 화상을 나타낸 도면이다.
도 46은, 처리 화상을 트런케이션의 방법(m1 = 0, m2 = 1)에 의해 표시한 화상을 나타낸 도면이다.
도 47은, 7차의 바람개비 프레임렛의 레벨 1에 있어서의 가중 계수를 나타낸 도면이다.
도 48은, 7차의 바람개비 프레임렛의 레벨 2에 있어서의 가중 계수를 나타낸 도면이다.
도 49는, m1 = -4, m2 = 0의 트런케이션을 행한 처리 화상을 나타낸 도면이다.
도 50은, m1 = -2, m2 = 0의 트런케이션을 행한 처리 화상을 나타낸 도면이다.
도 51은, m1 = -6, m2 = 0의 트런케이션을 행한 처리 화상을 나타낸 도면이다.
도 52는, m1 = 0, m2 = 255로 트런케이션 처리를 한 결과를 나타낸 도면이다.
도 53은 원화상을 나타낸 도면이다.
도 54는, 입체감이 있는 특징 추출을 행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 55는, 입체감이 있는 특징 추출을 행한 출력 화상에 대하여, 계조를 반전하여 표시한 화상을 나타낸 도면이다.
도 56은, 차수 7의 레벨 2의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터(maximal overlap pinwheel framelet filters at level 2)에 레벨 1의 최대 중복 바람개비 프레임렛의 근사 필터를 순환 상관 곱하여 얻은 필터를 나타낸 도면이다.
도 57은, 테스트 화상에 대하여, 차수 7의 바람개비 프레임렛에 의해 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해(2nd stage of maximal overlap MRA decomposition by pinwheel framelet)를 행한 결과의 각 합성 서브 밴드 신호를 나타낸 도면이다.

이하에, 본 발명에 관련된 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및, 프로그램, 및, 인쇄 매체, 및, 기록 매체의 실시 형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시 형태에 의한 화상 처리의 예로서, 컬러 화상의 화상 선예화나, 노이즈 제거, 에지 검출 등의 용도에 이용한 예에 대하여 설명하는 경우가 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 샤프니스, 윤곽 강조, 콘트라스트 조정, 색 보정, 특징 추출, 패턴 인식, 크레이터 착시 자동 생성 등 여러 가지 목적을 위하여 본 발명을 적용 해도 되는 것이다.

[화상 처리 장치의 구성]

다음으로, 본 화상 처리 장치의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태가 적용되는 본 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타낸 블록도이며, 당해 구성 중 본 실시 형태에 관계된 부분만을 개념적으로 나타내고 있다.

도 1에 있어서 화상 처리 장치(100)는, 개략적으로, 제어부(102)와 통신 제어 인터페이스부(104)와 입출력 제어 인터페이스부(108)와 기억부(106)를 구비한다. 여기서, 제어부(102)는, 화상 처리 장치(100) 전체를 통괄적으로 제어하는 CPU 등이다. 입출력 제어 인터페이스부(108)는, 입력 장치(112)나 출력 장치(114)에 접속되는 인터페이스이다. 또, 기억부(106)는, 각종 데이터베이스나 테이블 등을 저장하는 장치이다. 이들 화상 처리 장치(100)의 각 부는 임의의 통신로를 통하여 통신 가능하게 접속되어 있다.

기억부(106)에 저장되는 각종 파일(프레임렛 파일(106a) 및 화상 데이터 파일(106b))은, 고정 디스크 장치 등의 스토리지 수단이다. 예를 들면, 기억부(106)는, 각종 처리에 이용하는 각종 프로그램, 테이블, 파일, 데이터베이스, 및 웹 페이지 등을 저장한다.

이들 기억부(106)의 각 구성 요소 중, 프레임렛 파일(106a)은, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 「웨이브렛」이란, 고전적인 웨이브렛이나 협의의 웨이브렛 등에 한정되지 않고, 광의의 웨이브렛도 포함한다. 예를 들면, 웨이브렛은, 유한 장파형, 혹은, 0부터 증폭하여 신속하게 0에 수렴하는 것과 같은 진폭을 동반하는 물결 모양의 진동이며, 일례로서, 가보 필터나 커브렛과 같은 웨이브렛과 유사한 것을 포함한다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 다양한 주파수 특성이나 방위성을 갖는, 콤팩트한 대(臺)를 갖는 미분 가능한 함수로서 표현할 수 있는 FIR 필터로서, 바람개비 프레임렛(pinwheel framelet)(후술하는 항목 [바람개비 프레임렛] 참조)을 이용하는 경우가 있으나, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 단순 바람개비 프레임렛(simple pinwheel framelet)(비특허문헌 3 참조)이나, 바람개비 프레임렛의 정의식(예를 들면, 항목 [바람개비 프레임렛]에서 후술하는, 식 F¹ _{k, l}(θ₁, θ₂) 또는 식 F² _{k, l}(θ₁, θ₂))을 구성하는 항의 계수, 및/또는, 지수를 변경하여 얻어지는 프레임렛, 단순 바람개비 프레임렛의 필터의 주파수 응답 함수를 구성하는 항([비특허문헌 3])의 계수를 변경하여 얻어지는 프레임렛 등을 이용해도 된다. 이들, 및 (상술한 협의의) 바람개비 프레임렛을 총칭하여 광의 바람개비 프레임렛이라고 부른다. 여기서, 「광의 바람개비 프레임렛」은, 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합으로서, 차수를 갖는 필터 뱅크이다. 환언하면, 바람개비 프레임렛, [비특허문헌 3]에서 도입한 단순 바람개비 프레임렛, 및, 그들 프레임렛의 필터에 수정을 가한 것을 「광의 바람개비 프레임렛」이라고 한다. 광의 바람개비 프레임렛은, 방위선택성이 있는 2차원 프레임렛이다. 또, 광의 바람개비 프레임렛은, 다중 해상도 분해를 할 수 있고, 다양한 방위선택성을 갖고, 유한하게 긴 필터로 이루어지는 필터 뱅크라는 성질이 있다. 또한, 바람개비 프레임렛은 단순 바람개비 프레임렛보다, 더 인간의 뇌 내에서의 시각 정보 처리의 특성을 반영한다는 점에서, 우수한 기능을 갖는 별개의 것이며, 구성의 방법도 크게 다른 것이다.

또, 본 실시 형태에서는 바람개비 웨이브렛 프레임(pinwheel wavelet frame)(비특허문헌 4 참조)을 이용해도 된다.

일례로서, 바람개비 프레임렛은, 인간의 시각 피질의 단순 세포에 의한 정보 처리를 수리 모델화한 것이다. 이 분해는, 인간의 뇌 내에서 단순 세포에 의해 분해되는 신호의 수리적인 모델이다. 바람개비 프레임렛에는, 차수가 있고, 차수는 3 이상의 홀수이며, 차수가 커질수록, 그만큼 많은 방위를 검출할 수 있기 때문에, 다양한 필터 작성이 가능하게 된다. 또한, 그만큼, 필터의 매수는 많아져, 계산 시간도 늘어난다는 성질이 있다. 또, 일례로서, 차수 n의 바람개비 프레임렛의 필터 수는 (n + 1)² + (n - 1)²가 된다. 이 중, 하나의 필터가 근사 필터이고, 나머지 필터가 상세 필터이다. 여기서, 도 2는, 차수 5의 레벨 3의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터에 차수 5의 레벨 1과 레벨 2의 최대 중복 바람개비 프레임렛 근사 필터를 순환 상관 곱하여 얻어지는 필터이다(순환 상관 곱에 대하여, 예를 들면, 아라이 히토시 저 「선형 대수 기초와 응용」 주식회사 니혼효론샤(2006년)를 참조). 또한, 바람개비 프레임렛은, 단순 바람개비 프레임렛에 비하여, 신경과학적으로, 보다 대뇌 피질 V1 영역의 단순 세포에 가까운 모델이 되고 있다.

이 바람개비 프레임렛은, 차수 5이므로, 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 레벨에 대하여 좌측의 6×6개의 필터와, 우측의 4×4개의 필터를 합쳐서, 합계 52매의 필터의 집합으로 되어 있다. 이 중, 도면의 중앙 상부의 검은 직사각형으로 둘러싼 1매가, 레벨 1부터 레벨 3까지의 근사 필터의 순환 상관 곱에 의해 얻어지는 필터이고, 그 외의 51매가, 레벨 3의 상세 필터에 레벨 1부터 2까지의 근사 필터를 순환 상관 곱하여 얻어지는 필터이다. 상세 필터로 만들어지는 상기 필터의 방위성은, 근사 필터만으로 만들어지는 필터를 중심으로 하여, 대체로 풍차가 회전하는 방향으로 늘어 세워져 있다. 또한, 나중에 상술하는 바와 같이, 각 차수의 바람개비 프레임렛에 의한 최대 중복 다중 해상도 분해에는, 레벨이 있고, 레벨 1은 가장 세밀한 부분(고주파 부분)을 검출한다. 도 2는, 레벨 3의 바람개비 프레임렛이고, 레벨 2, 3 …으로 커짐에 따라, 대략적인 부분(저주파 부분)이 검출된다. 또한, 프레임렛 파일(106a)은, 바람개비 프레임렛 등의 방위선택성 웨이브렛 프레임을, 함수의 형식(프레임렛 필터의 주파수 응답 함수 등)으로 기억해도 된다. 함수의 구체 예에 대해서는 후술한다.

또한, 상기에 한정되지 않고, 본 실시 형태에 있어서 여러 가지 웨이브렛을 이용해도 된다. 다만, 본 실시 형태에 있어서, 다양한 주파수 성분이나 방위 성분을 증감시키기 위하여, 바람직하게는, 다양한 주파수 특성이나 방위성을 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 이용한다. 여기서, 웨이브렛은, 고전적인 웨이브렛이나 협의의 웨이브렛 등에 한정되지 않고, 광의의 웨이브렛도 포함한다. 예를 들면, 웨이브렛은, 유한 장파형, 혹은, 0부터 증폭하여 신속하게 0에 수렴하는 것과 같은 진폭을 동반하는 물결 모양의 진동이며, 일례로서, 가보 필터나 커브렛과 같은 웨이브렛과 유사한 것을 포함한다. 또, 프레임렛 파일(106a)은, 방위선택성 웨이브렛 프레임과 같은 프레임에 한정하지 않고, 방위선택성 필터 뱅크 등의 필터 군이나 방위성이 있는 필터를 기억해도 된다. 각 방위성이 있는 필터는, 일례로서, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터이며, 예를 들면, 서브 밴드 신호 등의 성분이 필터에 의해 추출된다. 또한, 바람개비 웨이브렛 프레임은, 구성하는 필터의 길이가 원화상의 화소수에 따라서 변화하는 데 비하여, 광의 바람개비 프레임렛은, 필터의 길이가 화소수에 관계되지 않는다는 성질이 있다. 예를 들면, 바람개비 프레임렛은, 방위선택성이 있는 2차원 프레임렛이고, 웨이브렛 프레임의 일종이다. 또, 방위성이 다방향인 바람개비 프레임렛에 한정하지 않고, 방위성이 수평 방향, 수직 방향, 대각 방향으로 이루어지는 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크를 이용해도 된다.

또, 화상 데이터 파일(106b)은, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단이다. 여기서, 화상 데이터 파일(106b)에 기억되는 화상 데이터는, 미리 각 색 성분마다 색조나 계조값 등이 기술된 화상 데이터여도 되고, 본 실시 형태에서 취급되는 색 성분에 따라서 기술되어 있지 않은 화상 데이터여도 된다. 또한, 후자의 경우에는, 후술하는 색 공간 변환부(102f)에 의해서, 원하는 색 공간으로 변환되어, 각 색 성분으로 분해된다. 또, 화상 데이터 파일(106b)에 기억되는 화상 데이터는, 입력 장치(112)를 통하여 입력된 화상 데이터여도 되고, 외부 시스템(200) 등으로부터 네트워크(300)를 통하여 수신한 화상 데이터여도 된다. 또, 화상 데이터는, 컬러 화상의 이미지 데이터여도 되고, 그레이스케일의 이미지 데이터여도 된다. 또한, 바람개비 프레임렛 등의 방위선택성 웨이브렛 프레임에 의해 다중 해상도 분해되기 전의 원래의 화상(데이터)을 원화상(데이터)이라고 부르고, 서브 밴드 신호에 의거하여 재구성된 후의 화상(데이터)을 재구성 화상(데이터)이라고 부른다. 또, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호에 처리를 가한 것에 의한 화상(데이터), 또는, 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 합침으로써 재구성한 화상(데이터)을, 처리 화상(데이터)이라고 부른다. 즉, 후자의 처리 화상(데이터)은, 재구성 화상(데이터)의 일 형태이나, 전자의 처리 화상(데이터)은 재구성 화상(데이터)는 아니다. 양자의 구별을 명확하게 하기 위하여, 이하, 전자의 처리 화상(데이터)을 「계수 출력 처리 화상(데이터)」이라고 부르고, 후자의 처리 화상(데이터)을 「재구성 처리 화상(데이터)」이라고 부르는 경우가 있다. 여기서, 화상 데이터 파일(106b)은, 목적의 원화상의 화상 데이터와 동일한 화상 사이즈(화소수)의 단위 임펄스 신호를 화상 데이터로서 기억해도 된다. 또한, 화상 데이터 파일(106b)에 기억된 단위 임펄스 신호는, 화상 데이터로서 마찬가지로 프레임렛 파일(106a)에 기억된 필터 뱅크에 입력되고, 출력된 단위 임펄스 응답은, 목적의 원화상의 화상 데이터를 고속 계산하기 위하여 이용된다. 또한, 화상 데이터는, 예를 들면 래스터 형식 또는 벡터 형식의 이차원 화상 데이터 등이다. 또, 화상은 일례로서 디자인(의장), 사진, 문자 등을 나타낸 임의의 화상이어도 된다. 또, 화상은 정지 화상에 한정하지 않고 동영상 (영상)이어도 된다.

다시 도 1로 되돌아가서, 입출력 제어 인터페이스부(108)는, 입력 장치(112)나 출력 장치(114)의 제어를 행한다. 여기서, 출력 장치(114)로서는, 모니터(가정용 텔레비전을 포함함) 등의 표시 장치나, 프린터 등의 인쇄 장치 등을 이용할 수 있다. 또, 입력 장치(112)로서는, 카메라 등의 촬상 장치, 외부 기억 매체에 접속되는 입력 장치 등 외에, 키보드, 마우스 및 마이크 등을 이용할 수 있다.

또, 도 1에 있어서, 제어부(102)는, OS(Operating System) 등의 제어 프로그램이나, 각종 처리 순서 등을 규정한 프로그램, 및, 소요 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 갖는다. 그리고, 제어부(102)는, 이들 프로그램 등에 의해, 여러 가지 처리를 실행하기 위한 정보 처리를 행한다. 제어부(102)는, 기능 개념적으로, 분해부(102a), 처리 화상 취득부(102c), 색 공간 변환부(102f), 및, 처리 화상 출력부(102g)를 구비한다. 또한, 분해부(102a)는, 추가로 계수 처리부(102b)를 구비한다. 또, 처리 화상 취득부(102c)는, 추가로 재구성부(102d)를 구비한다.

이 중, 분해부(102a)는, 화상 데이터에 대하여, 프레임렛 파일(106a)에 기억 된, 광의 바람개비 프레임렛 등의 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단이다. 여기서, 서브 밴드 신호에는, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호와, 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호의 2 종류가 있다. 양자의 구별을 명확하게 하기 위하여, 이하에서는, 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 「분해 서브 밴드 신호」라고 부르고, 합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 「합성 서브 밴드 신호」라고 부르는 경우가 있다. 여기서, 「다중 해상도 분해」는, 최대 중복 다중 해상도 분해, 최대 세선화 다중 해상도 분해, 및, 일부 세선화 일부 중복 다중 해상도 분해를 포함한다(최대 중복 다중 해상도 분해에 대하여, 예를 들면, 아라이 히토시 저 「웨이브렛」 교리츠슛판 주식회사(2010년) 참조). 또한, 분해부(102a)에 의해 다중 해상도 분해를 계산할 때에, 순환 상관 곱, 순환 컨볼루션 곱이 사용되나, 그들은 고속 푸리에 변환을 이용하는 공지의 고속 계산 방법에 의해 계산해도 된다. 상술한 바와 같이, 바람개비 프레임렛 등의 방위선택성 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해에는, 레벨이 있다. 여기서, 도 3 및 도 4는, 바람개비 프레임렛의 레벨에 따른 차이를 나타내기 위한 도면이며, 도 3은, 레벨 2(고주파수 측)의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터에 레벨 1의 최대 중복 바람개비 프레임렛 근사 필터를 순환 상관 곱한 필터를 나타내고, 도 4는, 레벨 3(저주파수 측)의 최대 중복 프레임렛 필터에 레벨 1과 레벨 2의 최대 중복 바람개비 프레임렛 근사 필터를 순환 상관 곱한 필터를 나타내고 있다. 또한, 어느 것이나 차수는 7이므로, (7 + 1)² + (7 - 1)² = 100개의 필터가 있다.

일례로서, 분해부(102a)는, 먼저, 레벨 1의 바람개비 프레임렛에 의한 최대 중복 다중 해상도 분해에 의해, 가장 세밀한 부분(고주파 부분)을 검출하고, 레벨 2, 3‥으로 커짐에 따라, 대략적인 부분(저주파 부분)을 검출한다.

바람개비 프레임렛에 의한 다중 해상도 분해에는, 분해 페이즈와 합성 페이즈가 있다. 각 페이즈는, 근사 필터와 상세 필터로 이루어지는 필터 뱅크에 의해 구성되어 있다. 분해부(102a)는, 분해 페이즈 및 합성 페이즈에 있어서의 화상 처리를 실행 후, 최종적으로 원화상 데이터를 「필터 수×레벨」개의 화상 신호(즉, 합성 서브 밴드 신호)로 분해한다.

예를 들면, 차수 7의 바람개비 프레임렛에 의한 레벨 5의 최대 중복 다중 해상도 분해의 경우, 어떤 레벨 k(k = 1부터 5)의 서브 밴드 신호에는, 1매의 근사 필터에 대응하는 1개의 근사 부분과, 99매의 상세 필터에 대응하는 99개의 상세 부분이 있다. 여기서, 도 5는, 차수 7, 레벨 k의 바람개비 프레임렛에 있어서, 근사 부분을 a_k(1)로 나타내고, 상세 부분을 d_k(1)∼d_k(99)의 기호(번호)로 나타낸 도면이다. 또한, 기호(번호)의 위치는, 도 3(k = 2) 또는 도 4(k = 3)에 있어서의 각 필터의 위치와 대응지어져 있다. 즉, a_k(1) 및 d_k(1)∼d_k(99)는, 도 3 또는 도 4에 있어서의 대응하는 위치의 필터로부터 취득된 서브 밴드 신호를 나타내고 있다.

여기서, 분해부(102a)의 계수 처리부(102b)는, 복수의 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호(즉, 분해 서브 밴드 신호)를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 수단이다. 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 분해 서브 밴드 신호에 대하여, 선형 또는 비선형의 계수 처리를 행해도 된다. 일례로서, 계수 처리부(102b)는 하드 스레숄드나 소프트 스레숄드 등에 의한 역치 처리를 행해도 된다. 또, 계수 처리부(102b)는, 복수의 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 필터 중 적어도 하나에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시켜도 된다. 여기서, 소정의 주파수 특성은, 광의 바람개비 프레임렛의 각 레벨에서의 방위에 의거한 소정의 필터 배치에 있어서의 위치, 및/또는, 다중 해상도 분해에 있어서의 레벨에 따라 지정되어도 된다. 또한, 분해 서브 밴드 신호에는, 크게 나누어, 분해 상세 계수에 의거한 분해 서브 밴드 신호와 분해 근사 계수에 의거한 분해 서브 밴드 신호의 2종류가 있고, 계수 처리부(102b)는, 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수 및/또는 분해 근사 계수에 대하여 계수 처리를 행해도 된다. 또한, 「분해 상세 계수」란, 광의 바람개비 프레임렛의 분해 페이즈에 있어서, 분해 상세 필터에 의한 필터링을 하여 얻어지는 계수를 가리키고, 「분해 근사 계수」는, 분해 근사 필터에 의한 필터링에 의한 계수를 가리킨다. 광의 바람개비 프레임렛에 의한 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호 중, 근사 계수로 구성되는 것을 「분해 페이즈에 있어서의 근사 서브 밴드 신호」, 그 이외를 「분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호」라고 부르는 경우가 있다. 또한, 이하의 표는, 원화상으로부터의 화상 처리의 경과에 따라서 용어를 정리한 일람이다. 광의 바람개비 프레임렛 이외의 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 이용하는 경우도 마찬가지이다.

[표 : 용어 일람]

원화상

↓ < 분해 페이즈 >

분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호(분해 서브 밴드 신호)

·분해 페이즈로부터 출력되는 상세 계수(분해 상세 계수)

·분해 페이즈로부터 출력되는 근사 계수(분해 근사 계수)

↓ < 각종 처리 >

↓→ 처리 화상(계수 출력 처리 화상)

↓ < 합성 페이즈 >

합성 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호(합성 서브 밴드 신호)

·합성 페이즈로부터 출력되는 상세 계수

·합성 페이즈로부터 출력되는 근사 계수

↓ < 재구성 >

처리 화상(재구성 처리 화상)

여기서, 비선형의 계수 처리의 일례로서, 계수 처리부(102b)는, 분해 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행해도 된다. 일례로서, 계수 처리부(102b)는, 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행한다. 예를 들면, 분해 상세 계수의 에너지가 큰 경우에, 계수 처리부(102b)는, 당해 분해 상세 계수의 편차를 크게 함으로써 절대값이 비교적 작은 값은 더 작게 억제하면서 절대값이 비교적 큰 값은 더 크게 증강시킨다. 한편, 분해 상세 계수의 에너지가 작은 경우에, 계수 처리부(102b)는, 당해 분해 상세 계수의 편차를 작게 함으로써, 절대값이 비교적 작은 값을 증강하면서 절대값이 비교적 큰 값을 억제한다.

여기서, 큰 화소수의 화상인 경우에는, 그 화상을 적절하게 분할하여, 각 분할 화상에 대하여 본 실시 형태의 처리를 행해도 된다.

또, 계수 처리부(102b)는, 함수 처리 등의 계수 처리 및/또는 에너지 계산에 있어서, 분해 상세 계수의 값이 취급하기 쉬워지도록, 정규화를 행해도 된다. 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 분해 페이즈와 합성 페이즈의 사이에 있어서, 먼저, 분해 상세 계수를 절대값을 취하여 정규화하고, 정규화된 분해 상세 계수(「정규화 분해 상세 계수」라고 부름)의 제곱 놈(혹은 다른 놈이어도 됨)을 에너지로 해도 된다. 그리고, 계수 처리부(102b)는, 계산한 에너지에 따라서, 정규화 분해 상세 계수에 대하여 계수 처리를 행하고, 계수 처리된 정규화 분해 상세 계수에 대하여 정규화의 역연산을 행함으로써, 합성 페이즈에의 입력 데이터로 해도 된다. 또한, 절대값을 이용한 경우에는, 이하의 식과 같이 역연산 시에 부호를 원래의 것으로 되돌린다.

x' = sgn(x)z'

(여기서, x는 분해 상세 계수이고, z는 계수 처리 후의 값이며, z'는 정규화의 역연산 결과의 값이다. 여기서, x ≥ 0 이면 sgn(x) = 1이고, x < 0 이면 sgn(x) = -1이다. 또한, x'는 부호를 되돌린 결과의 값이다.)

또한, 계수 처리부(102b)는, 에너지의 대소에 따른 계수 처리를 행하기 위하여, 에너지 값에 역치를 마련하여, 에너지 값의 범위마다 다른 계수 처리를 행해도 되고, 에너지 값에 역치를 마련하지 않고, 에너지 값에 따라서 편차가 연속적으로 변화하는 것과 같은 함수로 연산함으로써 계수 처리를 행해도 된다. 전자의 경우, 예를 들면 계수 처리부(102b)는, 에너지 값의 범위마다 설정한 함수(예를 들면, 로짓 함수나 로지스틱식 등)를 이용해도 된다. 후자의 경우, 예를 들면 계수 처리부(102b)는, 분해 상세 계수의 에너지가 큰 경우에는 S자 곡선으로, 작은 경우에는 N자 곡선으로, 연속적으로 변화하는 함수(「SN 함수」라고 함)를 이용하여, 계수 처리를 행해도 된다. 여기서, SN 함수의 일례를 이하에 나타낸다. 또한, 식 1은, α > 1 이면 S자 곡선이 되고, α = 1 이면 직선이 되고, α < 1 이면 N자 곡선이 된다.

z = y^α / {y^α + (1 - y)^α} … (식 1)

(여기서, y는 정규화 분해 상세 계수이고(0 ≤ y ≤ 1), α는 정규화 분해 상세 계수의 에너지에 의거한 지표값이며(0 < α), z는 함수 처리된 정규화 분해 상세 계수이다.) 또한, 함수는 이산화(離散化)함으로써, 테이블화하여 이용해도 된다.

또한, 계수 처리부(102b)는, CIELAB 색 공간에 있어서의 L*, a* 및 b* 등과 같이, 색 성분마다 계수 처리를 행해도 되나, 각 색 성분의 값을 독립적으로 처리하는 것에 한정되지 않고, 하나의 색 성분의 계수 처리를 행하는 경우에, 다른 색 성분의 값에 의거하여 계수 처리를 보정해도 된다. 예를 들면, 인간의 시각에서는, 대뇌 피질에 색·휘도 세포가 있다는 뇌신경 과학적인 실험 결과(비특허문헌 5)가 있으나, 이 실험 결과를 바탕으로, 색·휘도 세포의 역할을 추측한 수리 모델을 고안함으로써 계수 처리부(102b)는, 화상 데이터의 a* 및/또는 b*의 색 성분에 대하여, a* 및/또는 b*의 분해 상세 계수와 L*에 있어서의 분해 상세 계수로부터 정한 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 상술한 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 보정한 계수 처리를 행해도 된다. 또, 분해 상세 계수의 부호의 차이에 따라서 별개의 처리를 행할 수도 있다. 또한, 계수 처리부(102b)는, 화상 데이터의 a* 및/또는 b*의 색 성분에 대하여, L*에 의한 휘도차가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 보정한 계수 처리를 행해도 된다.

이와 같은 화상 선예화 외에, 계수 처리부(102b)는, 소정의 주파수 특성(정하는 바의 특정 주파수 특성) 및/또는 소정의 방위성(정하는 바의 특정 방위성)을 갖는 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 감쇠 또는 증폭시키는 가중치 부여에 의해 화상 처리를 행해도 된다. 계수 처리부(102b)는, 분해부(102a)에 의해 취득된 분해 서브 밴드 신호에 가중치를 부여하여 합쳐도 되고, 함수 형식으로 기억된 프레임렛 필터의 주파수 응답 함수에 가중치를 부여해도 되고, 그 후, 각 필터 계수를 도출해도 되고, 혹은 가중치를 부여한 각 주파수 응답 함수를 소정의 방법으로 승산, 가산하여, 필터 계수를 구하여 프레임렛 파일(106a)에 저장해 둠으로써, 고속으로 재구성 화상 데이터를 얻어지도록 해도 된다. 또, 분해 페이즈 및/또는 합성 페이즈에 있어서의 필터에 가중치를 부여해도 된다.

또, 계수 처리부(102b)는, 일례로서, 광의 바람개비 프레임렛의 각 레벨에서의 방위에 의거한 소정의 필터 배치에 있어서의 위치, 및/또는, 다중 해상도 분해에 있어서의 레벨에 따라, 소정의 주파수 특성을 지정함으로써, 소정의 주파수 성분이 얻어지도록 가중치를 부여해도 된다. 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 다중 해상도 분해에 있어서의 소정 레벨에서 근사 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시키는 가중치 부여를 행함으로써, 저주파 성분을 제거하는 등의 화상 처리를 행해도 된다. 또한, 이 처리를 위하여, 분해부(102a)는, 소정 레벨까지의 다중 해상도 분해를 행하는 것으로 하여, 계수 처리부(102b)는, 최대 레벨의 근사 필터에 의해 얻어진 근사 부분의 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시키는 가중치 부여를 행해도 된다. 이것에 한정하지 않고, 분해부(102a)는, 소정 레벨보다 큰 레벨까지 다중 해상도 분해를 행하는 경우에, 계수 처리부(102b)는, 소정 레벨보다 큰 레벨의 상세 부분 및 최대 레벨의 근사 부분을 상대적으로 감쇠시키는 가중치 부여를 행해도 된다.

또, 계수 처리부(102b)는, 복수의 필터 중, 필터 배치에 있어서 근사 필터로부터 먼 측의 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키고, 필터 배치에 있어서 근사 필터와 근사 필터로부터 가까운 측의 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시키는 가중치 부여를 행함으로써, 저주파 성분에 비교하여 고주파 성분이 얻어지도록 화상 처리를 행해도 된다. 더 구체적으로는, 상술한 바람개비 프레임렛의 근사 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호의 분해 상세 계수와 근사 필터에 가까운 위치에 있는 저주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 0에 가까운 값으로 하고, 근사 필터로부터 먼 위치에 있는 고주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 1에 가까운 값으로 설정해도 된다. 이와는 반대로, 계수 처리부(102b)는, 고주파 성분에 비교하여 저주파 성분이 얻어지도록 화상 처리를 행해도 된다. 즉, 계수 처리부(102b)는, 복수의 상세 필터 중, 필터 배치에 있어서 근사 필터로부터 먼 측의 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시키고, 필터 배치에 있어서 근사 필터로부터 가까운 측의 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키는 가중치 부여를 행함으로써, 고주파 성분에 대하여 저주파 성분을 강조하는 화상 처리를 행해도 된다. 더 구체적으로는, 상술한 바람개비 프레임렛의 근사 필터에 가까운 위치에 있는 저주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 1에 가까운 값으로 하고, 근사 필터로부터 먼 위치에 있는 고주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 0에 가까운 값으로 설정해도 된다.

또, 계수 처리부(102b)는, 복수의 필터 중, 고주파의 주파수 특성을 갖는 필터 및 저주파의 주파수 특성을 갖는 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시키고, 비교적 고주파, 비교적 저주파 등 중주파의 주파수 특성을 갖는 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키는 가중치 부여를 행함으로써, 고주파 성분 및 저주파 성분에 비교하여 중주파 성분을 강조하는 화상 처리를 행해도 된다. 더 구체적으로는, 상술한 바람개비 프레임렛의 고주파의 주파수 특성을 갖는 필터 및 저주파의 주파수 특성을 갖는 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 0에 가까운 값으로 하고, 중주파의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 1에 가까운 값으로 설정해도 된다.

또, 계수 처리부(102b)는, 소정의 방위성을 갖는 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를 감쇠 또는 증폭시키는 가중치 부여를 행함으로써, 소정의 방위성 성분이 증감되도록 화상 처리를 행해도 된다. 예를 들면, 상술한 바람개비 프레임렛의 소정의 방위성을 갖는 상세 필터에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 1에 가까운 값으로 하고, 그 이외를 0에 가까운 값으로 설정함으로써, 원화상으로부터 당해 소정의 방위성을 갖는 성분을 강조하거나 추출할 수 있다.

또, 처리 화상 취득부(102c)는, 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 수단이다. 예를 들면, 처리 화상 취득부(102c)는, 분해부(102a)에 의해 취득 된, 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 분해 서브 밴드 신호에 의한 계수출력 처리 화상 데이터를 취득해도 된다. 계수 출력 처리 화상 데이터를 취득할 때는, 계수 처리 후의 분해 서브 밴드 신호를 적절한 가중치를 부여하여 합쳐도 된다. 또, 처리 화상 취득부(102c)는, 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 합성 서브 밴드 신호를, 후술하는 재구성부(102d)의 처리에 의해, 합침으로써 재구성한 재구성 처리 화상 데이터를 취득해도 된다.

또, 처리 화상 취득부(102c)의 재구성부(102d)는, 분해부(102a)에 의해 취득된 각 색 성분의 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 수단이다. 예를 들면, 재구성부(102d)는, 상술한 최대 레벨의 근사 필터에 대응하는 근사 부분의 합성 서브 밴드 신호와, 모든 상세 필터에 대응하는 상세 부분의 합성 서브 밴드 신호를 합침으로써, 화상을 재구성하여 재구성 화상 데이터를 취득한다. 이 때, 바람개비 프레임렛이 완전 재구성성을 가지므로, 계수 처리부(102b)에 의한 처리를 행하지 않으면, 재구성부(102d)는, 원화상과 동일한 화상을 재현한다. 환언하면, 재구성부(102d)는, 계수 처리부(102b)에 의한 처리에 의해 계수 처리가 실행되고 나서, 합성 서브 밴드 신호를 합침으로써, 원화상에 대하여 화상 처리가 실시된 재구성 화상 데이터를 취득한다.

여기서, 상술한 기호(번호)를 합성 서브 밴드 신호에 이용하여, 완전 재구성성과 화상 처리의 관계에 대하여 설명한다. 원화상의 입력 신호(원신호)를 x로 하면, 차수 7의 바람개비 프레임렛에 의한 레벨 5의 최대 중복 다중 해상도 분해의 완전 재구성성은 이하의 식으로 표현된다.

x = a₅(1) + (d₅(1) + … + d₅(99)) + … + (d₁(1) + … + d₁(99))

여기서, 분해부(102a)에 있어서 계수 처리부(102b)에 의한 각종 처리를 거친 근사 부분을 a₅'(1), 상세 부분을 d₅'(1), …, d₁'(99)로 두면, 이 경우, 재구성 화상(신호)은 이하의 식으로 표현된다.

y = a₅'(1) + (d₅'(1) + … + d₅'(99)) + … + (d₁'(1) + … + d₁'(99))

이 때, 분해부(102a)에 있어서 각종 처리가 행해지고 있지 않으면, a₅'(1) = a₅(1), d₅'(1) = d₅(1), …, d₁'(99) = d₁(99)가 되고, 분명하게 x = y(원화상과 재구성 화상이 동일)이며, 완전 재구성이 된다. 본 실시 형태에 있어서, 일례로서, 계수 처리부(102b)는, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 필터에 대응하는 서브 밴드 신호에 대한 가중 계수를 1이 아닌 수치를 설정함으로써, 원화상과 동일하지 않은 재구성 화상(즉, 재구성 처리 화상)을 생성한다.

여기서, 상세 필터의 분류에 대하여 설명한다. 상세 필터는, 그 방위성에 의거하여 5종류로 분류할 수 있다. 즉, 어떤 방향으로 직교하는 축을 「직교축」이라고 부른다고 하면, (1) 직교축과 동일한 방향의 방위성을 갖는 상세 필터, (2)직교축에 수직 방향의 방위성을 갖는 상세 필터, (3) 직교축에 대하여 양의 각도의 방위성을 갖는 상세 필터, (4) 직교축에 대하여 음의 각도의 방위성을 갖는 상세 필터, (5) 방위 분리되어 있지 않은 상세 필터의 5개로 분류할 수 있다. 여기서, 직교축에 대한 각도 θ는, 반시계 방향을 양으로 하고, -90°＜ θ ≤ ＋90°로 표현된다. 또한, 직교축에 대하여 수평 또는 수직인 방위성(θ = 0°, 90°）을 갖는 상세 필터는 (1) 또는 (2)로 분류하므로, (3) 또는 (4)로는 분류하지 않는다. 또, 「(5) 방위 분리되어 있지 않은 상세 필터」에서는, 직교축에 대한 각도의 절대값이 동일한 양의 각도와 음의 각도의 양방(兩方)의 방위성을 포함하고 있으므로, (3) 또는 (4)로 분류하지 않는다.

예를 들면, 어떤 방향을 세로 방향이라고 한 경우, 도 5의 예에서는, 「(1) 직교축과 동일한 방향의 방위성을 갖는 상세 필터」에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(15), d_k(23), d_k(31), d_k(39), d_k(47), d_k(55), d_k(63)이 된다. 또, 「(2) 직교축과 수직 방향의 방위성을 갖는 상세 필터」에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(1)∼d_k(7)이 된다. 또, 「(3) 직교축에 대하여 양의 각도의 방위성을 갖는 상세 필터」에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(64)∼d_k(99)가 된다. 또, 「(4) 직교축에 대하여 음의 각도의 방위성을 갖는 상세 필터」에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(9)∼d_k(14), d_k(17)∼d_k(22), d_k(25)∼d_k(30), d_k(33)∼d_k(38), d_k(41)∼d_k(46), d_k(49)∼d_k(54)가 된다. 또, 「(5) 방위 분리되어 있지 않은 상세 필터」에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(8), d_k(16), d_k(24), d_k(32), d_k(40), d_k(48), d_k(56)∼d_k(62)가 된다.

또, 상세 필터는, 그 주파수 특성에 따라서도 특징지을 수 있다다. 즉, 바람개비 프레임렛의 근사 필터를 중심으로, 근사 부분으로부터 동심원 형상으로 퍼지는 상세 필터는, 중심에서 멀어질수록 고주파 성분을 통과시키고, 중심에 접근할수록 저주파 성분을 통과시킨다는 특징을 갖는다. 환언하면, 바람개비 프레임렛의 필터 배치에 있어서 근사 필터로부터 먼 측의 상세 필터는, 고주파 성분의 서브 밴드 신호를 취득하고, 필터 배치에 있어서 근사 필터로부터 가까운 측의 상세 필터는, 저주파 성분의 서브 밴드 신호를 취득한다.

도 5의 예에서는, 가장 저주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(7), d_k(14), d_k(15), d_k(64)가 된다. 다음으로, 저주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(6), d_k(13), d_k(21)∼d_k(23), d_k(65), d_k(70), d_k(71)이 된다. 그리고, 다음으로 저주파 측의 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(5), d_k(12), d_k(20), d_k(28)∼d_k(31), d_k(66), d_k(72), d_k(76)∼d_k(78)이 된다. 다음으로, 저주파 측의 (비교적 중주파의) 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(4), d_k(11), d_k(19), d_k(27), d_k(35)∼d_k(39), d_k(67), d_k(73), d_k(79), d_k(82)∼d_k(85)가 된다. 그리고, 다음으로 저주파 측의 (비교적 고주파 측의) 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(3), d_k(10), d_k(18), d_k(26), d_k(34), d_k(42)∼d_k(47), d_k(68), d_k(74), d_k(80), d_k(86), d_k(88)∼d_k(92)가 된다. 그리고, 다음으로 저주파 측의 (비교적 고주파 측의) 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(2), d_k(9), d_k(17), d_k(25), d_k(33), d_k(41), d_k(49)∼d_k(55), d_k(69), d_k(75), d_k(81), d_k(87), d_k(93), d_k(94)∼d_k(99)가 된다. 그리고, 다음으로 저주파 측의 (가장 고주파 측의) 주파수 특성을 갖는 상세 필터에 대응하는 서브 밴드 신호는 d_k(1), d_k(8), d_k(16), d_k(24), d_k(32), d_k(40), d_k(48), d_k(56)∼d_k(63)이 된다.

이 분류 외에, 방위 분리되어 있는 상세 필터는 그 형상에 따라, 그 필터가 갖는 방위성의 방위 방향의 축에 대하여 대략 대칭인 것과 같은 우형, 방위 방향의 축에 대하여 대략 반(反)대칭인 것과 같은 기형으로 나뉜다. 또, 근사 필터는 수직 축과 수평 축에 대하여 대략 대칭인 것과 같은 우형이다.

이상이 상세 필터의 분류에 관한 설명이다.

다시 도 1로 되돌아가서, 색 공간 변환부(102f)는, 색 공간의 변환이나 색 성분의 분해·합성 등을 행하는 색 공간 변환 수단이다. 예를 들면, 색 공간 변환부(102f)는, 화상 데이터 파일(106b)에 기억된 화상 데이터가 컬러 화상인 경우로서, 본 실시 형태에서 이용하는 색 성분에 의해서 데이터가 기술되어 있지 않은 경우, 분해부(102a)에 의한 컬러 화상 선예화 처리를 행하는 경우 등에 있어서, 목적의 색 공간(예를 들면, CIELAB 색 공간)으로 변환해도 된다. CIELAB 색 공간으로 변환함으로써, 화상은 L*(휘도), a*(빨강-초록), b*(노랑-파랑)의 세 개의 색 성분으로 분해된다. 또한, 색 공간 변환부(102f)는, CIELAB 색 공간 이외의 다른 색 공간으로 변환해도 된다. CIELAB 색 공간을 사용하는 이점은, 인간의 망막으로부터의 시각 정보 변환에 가깝다는 점이다. 또한, 화상 데이터가 미리 본 실시 형태에서 이용하는 각 색 성분마다 색조나 계조값 등을 기술하고 있는 경우에는, 색 공간 변환부(102f)는, 색 공간에 관한 처리를 행하지 않아도 된다. 또한, 필요하다면 색 공간 변환부(102f)는, 재구성부(102d)에 의한 화상 데이터 재구성 처리에 있어서, 색 성분의 합성이나 색 공간의 변환, 휘도·색의 스케일 변환 등을 행한다.

또, 처리 화상 출력부(102g)는, 처리 화상 취득부(102c)에 의해 취득된 처리 화상 데이터(계수 출력 처리 화상 데이터 또는 재구성 처리 화상 데이터)를, 출력 장치(114)에 출력하는 처리 화상 출력 수단이다. 예를 들면, 처리 화상 출력부(102g)는, 모니터 등의 표시 장치에 처리 화상을 표시 출력해도 되고, 프린터 등의 인쇄 장치에 처리 화상을 인쇄 출력하여 인쇄 매체를 제조해도 되고, 기록 매체 저장 장치에 처리 화상 데이터를 출력하여 기록 매체에 처리 화상 데이터를 저장함으로써 기록 매체를 제조해도 된다. 인쇄 대상의 매체로서는, 예를 들면 종이, 플라스틱, 유리, 금속 등이어도 되고, 예를 들면 광고지나 부채, 카드, 그림책, 연하장, 크리스마스 카드, 명함, 캔 등의 용기 등의 형태여도 된다. 또한, 출력하는 형태에 따라, 처리 화상 출력부(102g)는, 용도에 따른 디자인 변경(예를 들면, 엽서 사이즈 등으로 변경)을 행해도 된다. 또, 처리 화상 출력부(102g)는, 처리 화상 데이터를, 네트워크(300)를 통하여 외부 시스템(200)에 송신해도 된다.

즉, 이 화상 처리 장치(100)는, 라우터 등의 통신 장치 및 전용선 등의 유선 또는 무선의 통신회선을 통하여, 네트워크(300)에 통신 가능하게 접속되어도 된다. 도 1에 있어서, 통신 제어 인터페이스부(104)는, 화상 처리 장치(100)와 네트워크(300)(또는 라우터 등의 통신 장치) 사이에 있어서의 통신 제어를 행한다. 즉, 통신 제어 인터페이스부(104)는, 통신 회선 등에 접속되는 라우터 등의 통신 장치(도시 생략)에 접속되는 인터페이스이고, 다른 단말과 통신 회선을 통하여 데이터를 통신하는 기능을 갖는다. 도 1에 있어서, 네트워크(300)는, 화상 처리 장치(100)와 외부 시스템(200)을 서로 접속하는 기능을 갖고, 예를 들면 인터넷 등이다.

도 1에 있어서, 외부 시스템(200)은, 네트워크(300)를 통하여, 화상 처리 장치(100)와 서로 접속되고, 화상 데이터나 바람개비 프레임렛에 관한 외부 데이터베이스나, 컴퓨터를 화상 처리 장치로서 기능하게 하기 위한 프로그램을 제공하는 기능을 구비해도 된다. 여기서, 외부 시스템(200)은, WEB 서버나 ASP 서버 등으로서 구성하고 있어도 된다. 또, 외부 시스템(200)의 하드웨어 구성은, 일반적으로 시판되는 워크스테이션, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 장치 및 그 부속 장치에 의해 구성하고 있어도 된다. 또, 외부 시스템(200)의 각 기능은, 외부 시스템(200)의 하드웨어 구성 중의 CPU, 디스크 장치, 메모리 장치, 입력 장치, 출력 장치, 통신 제어 장치 등 및 그들을 제어하는 프로그램 등에 의해 실현된다.

이상으로, 본 실시 형태에 있어서의 화상 처리 장치(100)의 구성의 설명을 마친다.

[화상 처리 장치(100)의 처리]

다음으로, 이와 같이 구성된 본 실시 형태에 있어서의 본 화상 처리 장치(100)의 처리의 일례에 대하여, 이하에 도 6∼도 57을 참조하여 상세하게 설명한다.

[기본 처리]

먼저, 화상 처리 장치(100)로부터 실행되는 화상 처리의 일례로서, 이하에 도 6∼도 8을 참조하여 기본 처리에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 있어서의 화상 처리 장치(100)의 기본 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.

먼저, 분해부(102a)는, 화상 데이터 파일(106b)에 기억된 화상 데이터에 대하여, 프레임렛 파일(106a)에 기억된 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득한다(단계 S-1). 여기서, 도 7 및 도 8은, 바람개비 프레임렛에 의한 다중 해상도 분해의 분해 페이즈 및 합성 페이즈(처리 무/유)의 필터 뱅크의 일례를 나타낸 도면이다. 도면 내의 숫자는 레벨을 나타내고 있다. PW는 상세 필터이고, A는 근사 필터이다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 먼저, 분해부(102a)는, 레벨 1의 바람개비 프레임렛을 이용하여, 원화상을 입력 신호로 하여, 상세 필터 PW1을 통과하는 분해 서브 밴드 신호(분해 상세 계수 d₁으로 표현되는 신호)와, 1매의 근사 필터 A1을 통과하는 신호로 분해한다. 다음으로, 분해부(102a)는, 레벨 1의 근사 필터 A1을 통과한 신호를, 레벨 2의 바람개비 프레임렛을 이용하여, 레벨 2의 상세 필터 PW2를 통과하는 분해 서브 밴드 신호(분해 상세 계수 d₂)와, 레벨 2의 근사 필터 A2를 통과하는 신호로 분해한다. 분해부(102a)는, 이 처리를, 최대 레벨 k(도시한 경우, k = 5)까지 반복해서 행하고, 분해 상세 계수 d₁∼d_k, 및 최대 레벨 k의 근사 필터 Ak를 통과한 분해 서브 밴드 신호에 의한 분해 근사 계수 a_k를 얻는다. 다음으로, 분해 서브 밴드 신호에 대하여 각종 처리를 행하여, 분해 상세 계수 d₁'∼d₅'와 분해 근사 계수 a₅'를 얻는다.

즉, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 분해부(102a)의 계수 처리부(102b)는, 필터 뱅크의 복수의 필터 중, 적어도 하나에 대응하는 분해 서브 밴드 신호에 대하여, 선형 또는 비선형의 계수 처리를 행하는 등, 분해 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠 또는 증폭시키는 각종 처리를 행한다(단계 S-2). 여기서, 일례로서, 계수 처리부(102b)는 하드 스레숄드나 소프트 스레숄드 등에 의한 역치 처리를 행해도 된다. 또, 계수 처리부(102b)는, 복수의 필터 중, 소정의 주파수 특성 및/또는 소정의 방위성을 갖는 필터 중 적어도 하나에 대응하는 분해 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시켜도 된다. 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임의 각 레벨에서의 방위에 의거한 소정의 필터 배치에 있어서의 위치, 및/또는, 다중 해상도 분해에 있어서의 레벨에 따라 지정된 소정의 분해 서브 밴드 신호를 증감시킴으로써, 소정의 주파수 성분을 증감시키는 화상 처리를 행해도 된다. 일례로서, 계수 처리부(102b)는, 분해 서브 밴드 신호를 형성하는, 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수 및/또는 분해 근사 계수에 대하여 계수 처리를 행해도 된다. 즉, 계수 처리부(102b)는, 분해 페이즈에 있어서의 근사 서브 밴드 신호를 증감시켜도 되고, 또한/또는, 분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호를 증감시켜도 된다.

그리고, 처리 화상 취득부(102c)는, 단계 S-2에 있어서 각종 처리가 실시된 처리 화상 데이터(계수 출력 처리 화상 데이터 또는 재구성 처리 화상 데이터)를 취득한다(단계 S-3). 도 7의 예에서는, 처리 화상 취득부(102c)는, 분해부(102a)의 처리에 의한 분해 페이즈에 의해 얻어진, 분해 상세 계수 d₁∼d₅와 분해 근사 계수 a₅에 대하여, 각종 처리가 실시된 분해 상세 계수 d₁'∼d₅'와 분해 근사 계수 a₅'를, 합성 페이즈에 입력하지 않고 처리 화상 데이터를 계수 출력 처리 화상 데이터로서 취득해도 되고, 필요에 따라 가중치 부여하여 합쳐 처리 화상 데이터로서 취득해도 된다. 다른 한편, 도 8의 예에서는, 처리 화상 취득부(102c)는, 분해부(102a)의 처리에 의한 분해 페이즈에 의해 얻어진, 분해 상세 계수 d₁∼d₅와 분해 근사 계수 a₅에 대하여, 각종 처리가 실시된 분해 상세 계수 d₁'∼d₅'와 분해 근사 계수 a₅'를 합성 페이즈에 입력하여 재구성부(102d)에 의해 재구성된 처리 화상 데이터를 재구성 처리 화상 데이터로서 취득해도 된다.

이상이, 본 실시 형태의 기본 처리이다. 당해 기본 처리에 의해, 원화상에 대하여 본 실시 형태에 의한 여러 가지 화상 처리를 실시할 수 있다.

[컬러 화상 선예화 처리]

먼저, 화상 처리 장치(100)로부터 실행되는 화상 처리의 일례로서, 컬러 화상의 화상 선예화 처리에 대하여, 이하에 도 9∼도 21을 참조하여 설명한다. 도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 화상 처리 장치(100)의 컬러 화상 선예화 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.

먼저, 분해부(102a)는, 화상 데이터 파일(106b)에 기억된 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 프레임렛 파일(106a)에 기억된 바람개비 프레임렛에 의한 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득한다(단계 SA-1). 또한, 분해부(102a)는, 바람개비 프레임렛에 한정되지 않고, 방위성이 수평 방향, 수직 방향, 대각 방향으로 이루어지는 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크를 이용해도 된다. 또, 필요에 따라서(예를 들면, 본 실시 형태에서 이용하는 색 성분에 의해 화상 데이터가 기술되어 있지 않은 경우 등), 색 공간 변환부(102f)는, 컬러 화상에 대하여 원하는 색 공간의 변환 처리나 색 성분의 분해 처리를 행해도 된다. 일례로서, 색 공간 변환부(102f)는, 컬러 화상을 CIELAB 색 공간으로 변환해도 된다. 이에 의해, 화상은 L*(휘도), a*(빨강-초록), b*(노랑-파랑)의 세 개의 색 성분으로 분해된다. 여기서, 도 10은, 최대 중복 다중 해상도 분해의 분해 페이즈 및 합성 페이즈의 필터 뱅크의 일례를 나타낸 도면이다. 도면 내의 숫자는 레벨을 나타내고 있다. PW는 상세 필터이고, 차수 7의 경우, 각 레벨에 99매 존재한다. A는 근사 필터이고, 동일하게 차수 7의 경우, 각 레벨에 1매 존재한다. 또한, 도 10의 예에서는, 최대 중복법을 이용하고 있으나, 본 실시 형태는 이것에 한정되지 않고, 최대 세선화법을 이용해도 되고 다른 세선화법을 이용해도 된다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 먼저, 분해부(102a)는, 레벨 1의 바람개비 프레임렛을 이용하여, 원화상을 입력 신호로 하여, 99매의 상세 필터를 통과하는 신호와, 1매의 근사 필터를 통과하는 신호(분해 상세 계수 d₁으로 표현되는 신호)로 분해한다. 다음으로, 분해부(102a)는, 레벨 1의 근사 필터를 통과한 신호를, 레벨 2의 바람개비 프레임렛을 이용하여, 99매의 (레벨 2의) 상세 필터를 통과하는 신호(분해 상세 계수 d₂)와, 1매의 (레벨 2의) 근사 필터를 통과하는 신호로 분해한다. 분해부(102a)는, 이 처리를, 최대 레벨 k(도시한 경우, 레벨 5)까지 반복해서 행하여, 분해 상세 계수 d₁∼d_k, 및 근사 계수 a_k를 얻는다. 통상의 다중 해상도 분해에서는, 분해부(102a)는, 분해 페이즈에 의해 얻어진, 분해 상세 계수 d₁∼d₅로 이루어지는 신호를 그대로 합성 페이즈의 필터 뱅크에 걸지만, 본 실시 형태에서는, 본 실시 형태에 있어서의 계수 처리를 행하여, 합성 페이즈 입력용의 분해 상세 계수 d₁'∼d₅'를 얻는다.

즉, 도 9에 나타낸 바와 같이, 분해부(102a)의 계수 처리부(102b)는, 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행한다(단계 SA-2). 여기서, 계수 처리부(102b)는, 화상 데이터의 a* 및/또는 b*의 색 성분에 대하여, a* 및/또는 b*의 분해 상세 계수와 L*에 있어서의 분해 상세 계수로부터 정한 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 상술한 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 보정한 계수 처리를 행해도 된다. 또, 계수 처리부(102b)는, 함수 처리 등의 계수 처리 및/또는 에너지 계산에 있어서, 분해 상세 계수의 값이 취급하기 쉬워지도록, 정규화를 행해도 된다. 여기서, 도 11은, 정규화를 동반하는 분해 상세 계수의 계수 처리의 일례를 나타낸 플로우차트이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 먼저, 계수 처리부(102b)는, 분해 페이즈로부터 출력된 분해 상세 계수 x의 절대값을 정규화한다(단계 SA-21). 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 모든 분해 상세 계수 x가 0부터 1 사이의 수치에 들어가도록 적절한 정규화 수법에 의해 분해 상세 계수 x의 정규화를 행한다.

그리고, 계수 처리부(102b)는, 정규화 분해 상세 계수 y에 의거하여 분해 상세 계수의 에너지를 계산한다(단계 SA-22). 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 정규화 분해 상세 계수 y의 제곱 놈 ││y││를 에너지로 해도 된다. 또한, 에너지를 함수 처리로 취급할 수 있도록 정규화하는 등의 지수 조정을 행해도 된다.

그리고, 계수 처리부(102b)는, 단계 SA-22에서 산출한 에너지에 따라서, 비선형적으로 정규화 분해 상세 계수 y의 계수 처리를 행하여 계수 처리 결과 z를 얻는다(단계 SA-23). 예를 들면, 계수 처리부(102b)는, 에너지의 대소에 따른 계수 처리를 행하기 위하여, 에너지 값에 역치를 마련하고, 에너지 값의 범위마다 다른 계수 처리를 행해도 되고, 에너지 값에 역치를 마련하지 않고, 에너지 값에 따라서 편차가 연속적으로 변화하는 것과 같은 함수에 의해 연산함으로써 계수 처리를 행해도 된다. 일례로서, 계수 처리부(102b)는, 분해 상세 계수의 에너지가 큰 경우에는 S자 곡선으로, 작은 경우에는 N자 곡선으로, 연속적으로 변화되는 SN 함수를 이용하여, 계수 처리를 행해도 된다. 여기서, 이하의 식 1은 SN 함수의 일례이다.

식 1은 α > 1 이면 S자 곡선이 되고, α = 1 이면 직선이 되고, α < 1 이면 N자 곡선이 된다. 또한, 에너지와 파라미터 α의 대응 결정 방법은, 하나에 고정하지 않고, 개인차를 반영시켜서 설정해도 되고, 또한 레벨마다, 방위마다, 색 성분마다, 분해 상세 계수의 부호마다 설정해도 된다.

z = y^α / {y^α + (1 - y)^α} … (식 1)

(여기서, y는 정규화 분해 상세 계수이고(0 ≤ y ≤ 1), α는 정규화 분해 상세 계수의 에너지에 의거한 지표값이고(0 < α), z는 함수 처리된 정규화 분해 상세 계수이다.)

그리고, 계수 처리부(102b)는, 단계 SA-23에서 계수 처리된 정규화 분해 상세 계수 z에 대하여 정규화의 역연산을 행함으로써, 합성 페이즈에의 입력 데이터 x'를 취득한다(단계 SA-24). 또한, 상술한 놈을 이용한 경우에는, 이하의 식에 의해 역연산 시에 부호를 원래의 것으로 되돌린다.

x' = sgn(x)z'

(여기서, x는 분해 상세 계수이고, z는 계수 처리 후의 값이고, z'는 정규화의 역연산 결과의 값이다. 여기서, x ≥ 0 이면 sgn(x) = 1이고, x < 0 이면 sgn(x) = -1이다. 또한, x'는 부호를 되돌린 결과의 값이다.)

다시 도 9로 되돌아가서, 분해부(102a)는, 단계 SA-2에서 계수 처리된 분해 상세 계수를 입력 데이터로 하여 합성 페이즈의 처리를 행한다(단계 SA-3). 즉, 분해부(102a)는, 분해 페이즈에 의해 출력된 신호를 계수 처리한 신호를 합성 페이즈의 필터에 의해, 최종적으로 99×5개의 합성 서브 밴드 신호(상세 부분)와, 1개의 합성 서브 밴드 신호(근사 부분)를 취득한다(도 10 참조).

그리고, 재구성부(102d)는, 분해부(102a)에 의해 취득된 각 색 성분의 합성 서브 밴드 신호를 합쳐 화상을 재구성한다(단계 SA-4). 또한, 합성 서브 밴드 신호를 합친 색 성분의 수치가 규정값(예를 들면, 0부터 255 계조의 범위)을 초과하고 있는 경우, 재구성부(102d)는, 예를 들면 전체를 스케일하여 규정 범위(예를 들면, 0과 255의 범위 내)에 수치를 넣어도 되고(정규화의 방법), 최저 규정값(예를 들면, 0) 이하의 수치는 최저 규정값으로 하고, 최고 규정값(예를 들면, 255) 이상의 수치는 255로 치환해도 된다(역치를 이용한 방법). 이 밖에, 필요에 따라서(예를 들면, RGB로 출력해야만 하는 등), 색 공간 변환부(102f)는, 색 공간의 변환이나 색 성분의 합성 등의 처리를 행해도 된다.

이상의 처리에 의해서 얻어진 재구성 화상은, 원화상에 대하여 본 실시 형태에 의한 화상 처리가 실시되어 있고, 예를 들면, 원화상보다 자연스러운 선예화가 실시되어 있다. 여기서, 도 12는, 원화상과, 본 실시 형태에 의한 선예화 화상과, 종래 수법에 의한 선예화 화상을 대비하여 나타낸 도면이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 비특허문헌 1의 종래 수법에서는, 화상 전체를 일률적으로, 에지가 밝은 측의 픽셀을 검출하여 더 밝게 하고, 에지가 어두운 측의 픽셀을 검출하여 더 어둡게 하는 것과 같은 국소적 콘트라스트 제어를 행하고 있으므로, 특히 사진의 바로 앞 부근의 나무들과 같이, 콘트라스트가 본래 충분한 개소 에 대해서도 불필요하게 흑백에 가까워질 때까지 극도의 선예화가 실시되게 되어 부자연스러운 화상이 되어버린다. 한편, 본 실시 형태에 의하면, 인간의 초기 시각 정보 처리와 유사한 화상 처리를 실시하므로, 극단적인 콘트라스트가 실시되는 경우가 없이 자연스러운 선예화 화상을 얻을 수 있다. 여기서, 도 13, 도 14 및 도 15는, 도 12의 각 사진(512×512 화소)에 있어서, 왼쪽으로부터 400 화소째의 열의 L*，a*，b*의 값을 각각 나타낸 그래프이다. 가로축은, 왼쪽으로부터 400 화소째의 열에 있어서 위쪽으로부터 행 수를 나타내고 있고, 세로축은, 각 색 성분(L*，a* 또는 b*)의 값을 나타내고 있다. 파랑색은, 원화상의 각 점의 값을 나타낸 그래프를 나타내고 있고, 초록색은, 본 실시 형태에 의한 처리 화상의 각 점의 값을 나타낸 그래프를 나타내고 있고, 빨강색은, 시판 프로그램 제품에 의한 처리 화상의 각 점의 값을 나타낸 그래프를 나타내고 있다.

도 13∼도 15에 나타낸 바와 같이, 비특허문헌 1의 종래 수법에서는, 원경(遠景)(가로축의 0∼300 부근)에서나 근경(近景)(가로축의 400∼500 부근)에서도, 일률적으로 원화상의 각 점의 값을 나타낸 그래프의 변동을 크게 하도록 콘트라스트 제어를 행하고 있다. 그 때문에, 특히 근경(가로축의 400∼500 부근)에서는, 각 색 성분의 심한 변화가 생겨 있다. 한편, 본 실시 형태에 의하면, 심한 변동이 있는 근경(가로축의 400∼500 부근)에 대해서는 변동을 크게 하지 않고, 변화가 완만한 원경(가로축의 0∼300 부근)에 대하여 선예화를 실시하고 있다. 또한, 고주파 부분뿐만 아니라, 저주파 부분에 대해서도 선예화를 실시하고 있다. 그 때문에, 부자연스러운 화상의 강조가 적어져 있다.

이것으로, 화상 처리 장치(100)의 컬러 화상 선예화 처리의 설명을 마친다. 이와 같은 본 실시 형태에 의해서 자연스러운 선예화를 실시할 수 있는 원리는 이하와 같이 생각할 수 있다. 즉, 인간의 시각 정보 처리에는 고도의 선예화의 기능이 구비되어 있고, 따라서 본 실시 형태와 같이, 인간의 시각 정보 처리에 의거한 수리 모델에 의한 화상 처리는 고도의 선예화가 가능하다. 더욱이, 그 경우에, 뇌 내의 시각 정보 처리와 유사한 처리가 행해지고 있기 때문에, 과도하게 부자연스러운 선예화라고는 느끼지 않는다는 이점이 있다.

[SN 함수에 의한 계수 처리의 실시예]

다음으로, 화상 처리 장치(100)의 계수 처리부(102b)에 의해 SN 함수를 이용한 계수 처리의 실시예를 이하에 나타낸다.

주위의 자극량이 많으면 약한 자극이 억제되고, 주위의 자극량이 약하면 약한 자극이 강조된다는 현상 등을 수학적으로 기술하기 위하여, 파라미터에 의해 S자 형상의 그래프를 갖는 함수로부터 N자 형상의 그래프를 갖는 함수로 연속적으로 변형되어 가는 함수를 생각한다. 이와 같은 특성을 갖는 함수를 지각(知覺) 함수라고 명명한다. 지각 함수의 하나의 예로서, 이하의 SN 함수를 든다.

여기서, X를 원화상으로 하고, X = (X1, X2, X3)을 색 공간에 있어서의 표시를 나타내는 것으로 한다. 예를 들면, CIELAB 색 공간을 사용하는 경우에는, X1을 L*, X2를 a*, X3을 b*에 관한 데이터로 한다.

그리고, X_μ(μ = 1, 2, 3)를 바람개비 프레임렛으로 분해한다. 이 실시예에서는 X의 화소수는 512×512 픽셀이고, 5차의 바람개비 프레임렛 ((5 - 1)² + (5 + 1)² = 52매)에서 레벨 8의 분해의 경우에 대하여 설명한다(또한, 다른 화소수, 다른 바람개비 프레임렛 등등에서도 마찬가지 사고 방식으로 행할 수 있다).

이 때, X_μ의 분해 데이터는 이하의 식으로 표현할 수 있다(단, l, p, j, k는 정수).

여기서, (x_μ[l, 1 ; j, k]) _{0 ≤ j, k ≤ 511}은, 바람개비 프레임렛의 분해 근사 계수이고, (x_μ[l, p ; j, k]) _{0 ≤ j, k ≤ 511}(2 ≤ p ≤ 52)는, 바람개비 프레임렛의 분해 상세 계수를 나타내는 것으로 한다. 이하에서는 2 ≤ p ≤ 52로 한다.

φ_{μ, l, p}를 적절한 2 변수 함수로 하여, 이하의 식으로 둔다(μ = 1, 2, 3).

예를 들면, 이하로 한다(a1, a2는 적절한 정규화 정수 ; μ = 1, 2, 3).

또, 이하로 한다.

b1, b2, b3, b4를 적절하게 정하는 음이 아닌 실수(實數)로 한다. 이는 μ나 각 레벨 l마다 바꾸어도 된다. 또, 바람개비 프레임렛의 분해 상세 계수 중, 그 방위 p에 따라서 바꾸어도 된다. 또, 분해 상세 계수의 부호마다 바꾸어도 된다.

x_μ[l, p ; j, k]의 절대값에 적절한 정규화를 실시하여, 0과 1 사이에 값을 취하도록 한 것을 y_{μ, 1}[l, p ; j, k]로 둔다. 또, 이하로 둔다. 단, 여기서, SN 함수 s를 적절한 지각 함수로 치환해도 된다.

y_{μ, 2}[l, p ; j, k]에 x_μ[l, p ; j, k]의 부호 함수를 걸고, 정규화의 역연산을 실시한 것을 y'_μ[l, p ; j, k]로 한다.

y'_μ[l, p ; j, k]에 바람개비 프레임렛 합성 필터를 실시하여 재구성한 데이터를 X'_μ로 둔다(μ = 1, 2, 3). X' = (X'₁, X'₂, X'₃)로 둔다.

X'가 X의 선예화 화상이다. 또한, 처리 화상의 예에서는 b1, b2, b3, b4를, L*에 대해서는 각 레벨마다 방위 성분에 대해서는 전부 동일하다고 하고, a*，b*는 각 레벨마다 수평·수직, 대각, 기타에서 각각 설정하고 있다.

또한, 인간의 시지각에 더 접근시킨다는 목적을 위하여, x_μ[l, p ; j, k]의 부호의 차이에 따라서, 처리 방법을 바꾸어도 된다.

이상으로, 화상 처리 장치(100)에 있어서의 SN 함수를 이용한 계수 처리의 실시예의 설명을 마친다. 또한, 상술한 SN 함수의 계수 처리는, 컬러 화상의 선예화를 위하여 이용하는 것에 한정되지 않고, 그레이스케일 화상 등의 선예화 등의 화상 처리에 이용해도 되는 것이다.

[색의 대비 착시에 있어서의 시뮬레이션]

본 실시 형태에서 이용하는 수리 모델이, 인간의 시각 정보 처리에 가까운 것인지를 확인하기 위하여, 색의 대비 착시 화상을 원화상으로 하여, 상술한 실시 형태에 의한 처리를 실행하였다. 즉, 수리 모델이 인간의 시각 정보 처리에 가까운 것이라면, 수리 모델을 실장한 계산기도 착시를 산출하므로, 본 실시 형태에서 실제로 인간의 착시를 시뮬레이션할 수 있는지를 확인하였다.

도 16은, 색의 대비 착시 화상의 일례를 나타낸 도면이다. 도 16의 왼쪽 도면(원화상 A)과 오른쪽 도면(원화상 B)에서는 내측의 사각 부분의 휘도나 명도나 색채는 완전히 동일하다. 그러나, 주위의 색의 배치에 따라서, 인간의 시각 정보 처리로서는 다른 색으로 보이는 착각을 일으킨다. 그래서, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의해 원화상 A와 원화상 B에 대하여 각각 화상 처리를 행하였다. 도 17은, 원화상의 내측 사각 부분(원화상 A와 B에서 공통)과, 원화상 A의 화상 처리 결과인 처리 화상 A의 내측 사각 부분과, 원화상 B의 화상 처리 결과인 처리 화상 B의 내측 사각 부분을 나타낸 도면이다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의한 화상 처리를 행한 결과, 원화상 A, B에 대한 인간의 보이는 방식(착시)과 동일하게, 원화상 A에 대응하는 처리 화상 A의 내측 사각 부분은, 실제보다 선명하게 표현되고, 원화상 B에 대응하는 처리 화상 B의 내측 사각 부분에서는, 실제보다 선명하지 않게 표현되었다. 따라서, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의한 화상 처리 는, 인간의 시각 정보 처리에 가까운 것이라고 할 수 있다.

또, 도 18은, 색의 대비 착시 화상의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 18의 왼쪽 도면(원화상 C)과 오른쪽 도면(원화상 D)에서는, 상기와 마찬가지로, 내측의 사각 부분의 휘도나 명도나 색채는 완전히 동일하다. 도 19는, 원화상의 내측 사각 부분(원화상 C와 D에서 공통)과, 원화상 C의 화상 처리 결과인 처리 화상 C의 내측 사각 부분과, 원화상 D의 화상 처리 결과인 처리 화상 D의 내측 사각 부분을 나타낸 도면이다.

도 19에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의한 화상 처리를 행한 결과, 원화상 C, D에 대한 인간의 보이는 방식(착시)과 동일하게, 원화상 C에 대응하는 처리 화상 C의 내측 사각 부분은, 실제보다 어둡게 표현되고, 원화상 D에 대응하는 처리 화상 D의 내측 사각 부분에서는, 실제보다 밝게 표현되었다.

또, 도 20은, 색의 대비 착시 화상의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 20의 왼쪽 도면(원화상 E)과 오른쪽 도면(원화상 F)에서는, 상기와 마찬가지로, 내측의 사각 부분의 휘도나 명도나 색채는 완전히 동일하다. 도 21은, 원화상의 내측 사각 부분(원화상 E와 F에서 공통)과, 원화상 E의 화상 처리 결과인 처리 화상 E의 내측 사각 부분과, 원화상 F의 화상 처리 결과인 처리 화상 F의 내측 사각 부분을 나타낸 도면이다.

도 21에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의한 화상 처리를 행한 결과, 원화상 E, F에 대한 인간의 보이는 방식(착시)과 동일하게, 원화상 E에 대응하는 처리 화상 E의 내측 사각 부분은, 실제보다 어둡게 표현되고, 원화상 F에 대응하는 처리 화상 F의 내측 사각 부분에서는, 실제보다 밝게 표현되었다. 이 예는, a* 및 b*의 처리에 있어서 L*의 값도 가미한 처리를 행한 효과가 현저하게 나타난 예이다.

이상의 결과, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의한 화상 처리는, 인간의 시각 정보 처리에 매우 가까운 것임이 확인되었다. 따라서, 인간의 시각 정보 처리에 가까운 수리 모델을 이용한 본 실시 형태에 의한 화상 처리를 행함으로써, 인간의 시각에 가까운 정보 처리를 원화상에 실시하여, 인간이 보고 싶은 부분만을 선예화한 자연스러운 화상을 제공할 수 있다. 또한, 화상 처리 장치(100)의 이용 목적에 따라서는, 인간의 시각 기능의 일부 또는 전부를 강화 혹은 억제한 것과 같은 화상 처리를 행하도록 설정하는 것도 가능하다.

[각종 화상 처리]

계속해서, 상술한 컬러 화상 선예화 처리 이외의 화상 처리의 실시예로서, 이하에, 1. 노이즈 제거, 2. 특징 추출((가) 에지 검출, (나) 그 외의 특징 추출), 3. 입체감이 있는 특징 추출의 순서로, 구체적인 방법과 응용예에 대하여, 도 22∼도 55를 참조하여 설명한다. 이하의 예에서는, 바람개비 프레임렛을 이용하나, 광의 바람개비 프레임렛이나 바람개비 웨이브렛 프레임을 이용해도 된다.

[1. 노이즈 제거]

본 실시 형태에 있어서, 계수 처리부(102b)에 의해 적어도 하나의 분해 상세 계수를 상대적으로 감소시킴으로써 노이즈 제거를 행하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 예에서는 그레이스케일의 화상을 이용하고 있으나, 마찬가지의 방법에서 컬러 화상을 적용할 수도 있다.

여기서, 본 항목[1. 노이즈 제거]에 있어서, 원화상이란 노이즈가 없는 원래의 화상을 말하고, 노이즈 화상이란 원화상에 노이즈를 넣은 화상을 말한다. 여기서는, 원화상에 대하여 가우스형 백색 노이즈를 넣어 노이즈 화상을 작성하였다. 또한, 처리 화상이란, 계수 처리부(102b)에 의해 노이즈 제거 처리가 행해진 후의, 처리 화상 취득부(102c)에 의해 재구성된 노이즈 제거 후의 화상을 말한다.

여기서, 노이즈 제거에 의한 화상의 열화를 수치화하기 위하여 이하의 평가 값을 이용한다.

그리고, 원화상을 X0, 노이즈 제거 후의 화상(처리 화상)을 X라고 하면, 본 실시예에서 이용하는 평가값은 이하의 식으로 표현된다. 이 평가값이 작을수록 처리 화상이 원화상에 가깝고, 처리 화상이 열화되어 있지 않은 것이 된다.

노이즈 제거에서는, 스레숄드(역치)를 정하여, 스레숄드보다 작은 값 혹은 스레숄드 이하의 값을 0으로 하는 방법이 알려져 있다. 그 때문에, 계수 처리부(102b)에 의한 노이즈 제거를 행하기 위하여, 스레숄드(역치)의 설정을 행하였다. 또한, 스레숄드를 정하는 방법에는 여러 가지 공지된 방법이 있으므로, 이하에 예시하는 방법 이외의 공지된 방법을 이용해도 된다. 예를 들면, 역치 처리로서는, 하드 스레숄드와 소프트 스레숄드가 잘 알려져 있고, 이하에서는 하드 스레숄드를 이용하였으나, 소프트 스레숄드나 다른 역치 처리를 이용해도 된다.

본 실시예에서는, 몇 가지의 노이즈 제거 방법을 평가값으로 비교하기 위하여, 각각의 노이즈 제거 방법마다 스레숄드를 연속적으로 변화시키고, 가장 좋은 평가값의 경우의 값을 그 방법에 있어서의 스레숄드로 한다. 여기서, 도 22는, 본 실시예에서 이용한 하드 스레숄드를 설명하기 위한 그래프이다. 가로축은 원래의 계수의 값이고, 세로축은 계수 처리를 행한 후의 값을 나타낸다. 즉, 계수 처리부(102b)가, 가령, 기울기 1의 선형 함수를 분해 서브 밴드 신호의 계수에 적용한 경우, 원래의 계수의 값은 전혀 변화하지 않으므로, 재구성부(102d)에 의해 얻어지는 재구성 화상은 원화상과 동일해진다.

도 22에 나타낸 바와 같이, 하드 스레숄드법에서는, 계수의 절대값을 역치와 비교하여, 절대값이 역치 이하인 경우에, 계수를 0으로 치환하는 계수 처리를 행한다. 이 하드 스레숄드에 따라서, 작은 변동을 무시할 수 있어, 노이즈를 효율적으로 제거할 수 있다. 여기에서, 도 23은, 본 실시예에서 이용한 원화상이고, 도 24는, 원화상에 가우스형 백색 노이즈를 가한 노이즈 화상을 나타낸 도면이다. 원화상으로서, 0∼255의 256 계조이고, 사이즈는 512×512인 화상을 이용하엿다.

본 실시 형태에 의한 노이즈 제거 결과와의 비교를 위하여, 종래의 방법에 의한 예로서, 웨이브렛에 의한 노이즈 제거 방법을 사용하였다. 이 종래의 웨이브렛에 의한 노이즈 제거 방법에서는, 노이즈 화상에 대하여, 심렛(4)에 의한 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하였다. 심렛에 대해서는, MATLAB의 Wavelet Toolbox 및 그것에 포함되는 해설을 참고문헌으로 참조해도 된다. 또한, 모든 분해 상세 계수(각 레벨의 수평·수직·대각 방향의 분해 상세 계수)에 대하여, 스레숄드(48)(전술의 연속적으로 변화시키는 방법에 의해 정해진 값)에 의해 역치 처리를 행하고, 그 후, 합성 페이즈를 거쳐 처리 화상을 얻었다. 또한, 처리 화상의 0보다 작은 값은 0으로 하고, 255보다 큰 값은 255로 하였다. 도 25는, 종래의 웨이브렛을 이용한 노이즈 제거 방법의 심렛(4)에 의한 처리 화상이고, 도 26은, 그 일부를 확대한 도면이다. 또한, 종래의 웨이브렛을 이용한 노이즈 제거 방법의 심렛(4)에 의한 화상 처리 결과의 평가값은 5.0449였다.

한편, 본 실시 형태에 의한 노이즈 제거 방법과 그 결과를 이하에 나타낸다.

[바람개비 프레임렛에 의한 노이즈 제거 예 1]

본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)에 의해, 노이즈 화상에 대하여, 5차의 바람개비 프레임렛에 의한 레벨 1의 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하였다. 계수 처리부(102b)에 의한 스레숄드를 16(전술의 연속적으로 변화시키는 방법에 의해 정해진 값)으로 설정하고, 웨이브렛의 경우와 마찬가지 방법으로 처리 화상을 얻었다. 도 27은, 본 실시 형태에 의해서 5차의 바람개비 프레임렛을 이용하여 얻어진 처리 화상이고, 도 28은 그 일부를 확대한 도면이다. 이 경우의 평가값은 4.7736이고, 종래의 웨이브렛에 의한 방법보다 좋은 결과가 얻어졌다. 또, 종래의 처리 화상(도 25, 도 26)과 본 실시 형태의 처리 화상(도 27, 도 28)을 육안으로 비교하더라도, 노이즈 제거가 효과적으로 행해져 있음을 알 수 있다.

[바람개비 프레임렛에 의한 노이즈 제거 예 2]

바람개비 프레임렛은 차수를 가지므로, 보다 적절한 차수를 선택함으로써 더 효과적인 노이즈 제거를 행할 수 있다. 또, 바람개비 프레임렛은 다양한 방위선택성을 갖기 때문에, 필터 수가 많다. 그래서, 분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호마다, 그것을 구성하는 분해 상세 계수에 이용하는 스레숄드를 변화시킴으로써, 노이즈 제거 효과를 높이는 것을 기대할 수 있다.

그래서, 바람개비 프레임렛에 의한 노이즈 제거 예 2로서, 노이즈 화상에 대하여 7차의 바람개비 프레임렛에 의한 레벨 1의 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하였다. 계수 처리부(102b)에 의한 스레숄드는, 대응하는 분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호마다 바꾸었다. 구체적으로는, 분해 페이즈의 각 서브 밴드 신호를 구성하는 상세 계수가 취할 수 있는 최대값에 0.075를 곱한 것을 스레숄드로 하였다(전술의 연속적으로 변화시키는 방법에 의해 정해진 값). 환언하면, 절대값이 0부터 최대값의 0.075배까지에 들어가는 값을 0으로 하였다. 그 외에는, 앞의 예와 마찬가지 방법으로 처리 화상을 얻었다. 도 29는, 본 실시 형태에 의해서 7차의 바람개비 프레임렛을 이용하여 필터마다 역치를 변화시킨 경우에 얻어진 처리 화상이고, 도 30은 그 일부를 확대한 도면이다. 이 경우의 평가값은 4.3718이고, 상술한 노이즈 제거 예 1보다 노이즈 제거 효과가 개선되는 것이 확인되었다.

[바람개비 프레임렛에 의한 노이즈 제거 예 3]

바람개비 프레임렛은 주파수 영역의 분리 기능이 높기 때문에, 더 세밀한 노이즈 제거가 가능하다. 그래서, 바람개비 프레임렛에 의한 노이즈 제거 예 3으로서, 노이즈 화상에 대하여, 7차의 바람개비 프레임렛에 의한 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하였다. 그리고, 레벨 1의 모든 분해 상세 계수와, 레벨 2의 도 31에 나타낸 분해 상세 계수에, 예 2와 마찬가지 방법으로 역치 처리를 행한 후, 처리 화상을 얻었다. 단, 분해 상세 계수가 취할 수 있는 최대값에 0.073을 곱한 것을 스레숄드로 하였다(전술의 연속적으로 변화시키는 방법에 의해 정해진 값). 도 31은, 레벨 2에서 역치 처리를 행하는 분해 상세 계수를 사선으로 나타낸 도면이다. 또한, 표의 배치는, 7차의 바람개비 프레임렛의 필터 배치에 대응하고 있다(7차의 바람개비 프레임렛에 대하여 도 3∼도 5 참조). 도면 내의 g는, 분해 페이즈에 있어서의 근사 서브 밴드 신호를 나타내고, h는, 분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호를 나타내고 있다.

도 32는, 본 실시 형태에 의해서 7차의 바람개비 프레임렛을 이용하여 레벨 2의 고주파 부분까지 역치 처리를 한 처리 화상이고, 도 33은 그 일부를 확대한 도면이다. 이 경우의 평가값은 4.3647이었다. 노이즈 제거 예 3에서는, 레벨 2의 고주파에 대응하는 분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호에도 역치 처리를 함으로써, 전술의 노이즈 제거 예 1, 2보다 더 좋은 결과가 얻어졌다. 종래에는, 웨이브렛을 이용한 노이즈 제거 방법에서는, 어느 레벨까지 역치 처리를 행할 것인가라는 선택밖에 할 수 없었으나, 바람개비 프레임렛에서는, 주파수 영역의 분리 기능이 높기 때문에, 이와 같이 세밀하게 주파수 성분을 선택하여 효과적으로 노이즈 제거를 행할 수 있음이 확인되었다.

[2. 특징 추출]

본 실시 형태에 있어서의 계수 처리부(102b)에 의해, 분해 페이즈로부터 출력되는 근사 계수·상세 계수 중 적어도 하나를 상대적으로 감쇠 또는 증폭함으로써 화상의 특징 추출을 행하는 예에 대하여 이하에 설명한다.

[2. (가) 에지 검출]

종래에는, 에지 검출의 방법으로서는, 단순한 필터링의 방법이나 웨이브렛을 이용한 방법이 잘 알려져 있다(비특허문헌 6, 7 참조). 그러나, 바람개비 프레임렛은, 다양한 주파수 분해능, 방위선택성의 기능을 갖기 때문에, 종래의 에지 검출 의 방법에 비하여, 용도에 따라 다양한 에지 검출이 가능하게 된다는 것이 기대된다.

도 34는, 본 실시예에서 에지 검출을 위하여 이용한 원화상을 나타낸 도면이다. 원화상은 0∼255의 256 계조이고, 사이즈는 1536×1536인 것을 이용하였다. 이용한 원화상은 그레이스케일이나, 화상이 컬러인 경우에는 공지의 방법에 의해 그레이스케일로 변환해도 된다.

[에지 검출 예 1]

먼저, 본 실시 형태의 화상 처리 장치(100)를 이용하여, 7차의 바람개비 프레임렛에 의해 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하였다. 계수 처리부(102b)에 의해, 각 분해 서브 밴드 신호에 대하여, 레벨 1에서는 도 35에 나타낸 수치에 의해, 레벨 2에서는 도 36에 나타낸 수치에 의해, 가중치 부여를 행하였다. 또한, 표의 배치는, 7차의 바람개비 프레임렛의 필터 배치에 대응하고 있다(7차의 바람개비 프레임렛에 대하여 도 3∼도 5 참조). 도면 내의 수치는, 서브 밴드 신호의 계수에 대한 가중값이다.

이에 의해, 에지에 관련된 고주파 성분이 추출된다. 취출(取出)된 분해 서브 밴드 신호에는, 에지 검출에 필요가 없거나 또는 에지 검출의 방해가 되는 절대값이 작은 값도 포함되므로, 그 값을 제외하기 위하여 역치 처리를 행하였다. 스레숄드를 구하는 방법과 역치 처리의 방법은 공지의 적절한 방법을 이용해도 된다. 본 예에서는, 각 분해 서브 밴드 신호가 취할 수 있는 최대값에 0.005를 곱한 것을 스레숄드로 하고 하드 스레숄드에 의한 역치 처리를 행하였다. 이에 의해, 각 분해 서브 밴드 신호마다 스레숄드를 정할 수 있다. 그 후, 처리 화상 취득부(102c)의 처리에 의해, 합성 페이즈를 거친 처리 화상을 얻었다.

에지 검출의 처리 화상은, 그대로는 표시에 적합하지 않으므로, 처리 화상 출력부(102g)에 의해, 이하의 두 가지 방법으로 표시한다. 또한, 에지 검출의 처리 화상의 표시 방법은 다른 공지된 방법을 이용해도 된다.

< 트런케이션에 의한 표시 >

인간의 지각으로서는, 이치화 화상보다 다치(多値) 화상 쪽이, 에지를 인식하기 쉬운 경우가 있다. 그래서, 트런케이션에 의한 표시를 행한다. 구체적으로는, 처리 화상의 m1보다 작은 값을 m1으로 하고, m2보다 큰 값을 m2로 한다.

도 37은, 에지 검출 예 1에 의해 얻어진 처리 화상을 트런케이션한 화상을 나타낸 도면이다. 트런케이션 표시에 있어서 m1 = 0, m2 = 3으로 하였다.

< 이치화에 의한 표시 >

이치화에 의한 표시에서는, t보다 작은 값을 0으로 하고 t 이상의 값을 1로 함으로써 이치화 화상을 얻는다.

도 38은, t = 1로 이치화한 처리 화상을 나타낸 도면이다. 도 37 및 도 38에 나타낸 바와 같이, 본 에지 검출 예 1에 의한 결과, 처리 화상 화상 중앙 부근과 좌측에, 원화상에서는 거의 판별되지 않던 송전선이 있다는 것을 알 수 있어, 본 실시 형태의 에지 검출에 의한 효과가 확인되었다.

[에지 검출 예 2]

계속해서, 바람개비 프레임렛의 방위성을 이용한 에지 검출의 예로서, 에지 검출 예 2를 행하였다. 상술의 에지 검출 예 1의 처리에 의해 원화상에 있어서 송전선을 검출할 수 있었으나, 이것을 더 검출하기 위하여, 이 부분의 검출에 특화된 처리를 행한다. 즉, 에지 검출 예 2에서는, 7차의 바람개비 프레임렛에 의해 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해를 하고, 각 분해 서브 밴드 신호에 대하여, 레벨 1에서는 도 39에 나타낸 수치에 의해, 레벨 2에서는 도 40에 나타낸 수치에 의해, 가중치 부여를 행하였다. 이에 의해, 송전선의 방향에 가까운 방향에 관련된 분해 서브 밴드 신호가 얻어진다. 각 분해 서브 밴드 신호가 취할 수 있는 최대값에 0.005를 곱한 것을 스레숄드로 하고, 하드 스레숄드에 의한 역치 처리를 행하여, 합성 페이즈를 거쳐 처리 화상을 얻었다.

도 41은, 본 에지 검출 예 2에 의한 트런케이션 처리 화상이고, 도 42는, 본 에지 검출 예 2에 의한 이치화 처리 화상을 나타낸 도면이다. 이 도 41에서는, m1 = 0, m2 = 2의 트런케이션을 행하였다. 도 42는, t = 0.4에 의해 이치화한 처리 화상을 나타낸 도면이다.

도 41 및 도 42에 나타낸 바와 같이, 본 에지 검출 예 2에서는, 송전선 이외의 부분에서는 에지 검출 예 1보다 에지 검출은 뒤떨어지나, 송전선이 더 잘 검출되어 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 에지 검출 결과를 이용하여 화상의 선예화도 행할 수 있다. 즉, 원화상에 처리 화상을 가하여 중첩시킴으로써, 화상의 선예화를 행할 수도 있다. 도 43은, 트런케이션 처리를 하여 15배로 한 처리 화상을 원화상에 가한 화상을 나타낸 도면이다. 도 43에 나타낸 바와 같이, 송전선을 시인(視認)할 수 있는 화상이 되어 있다.

[에지 검출 예 3]

여기서, 이하에 에지 검출의 다른 방법을 나타낸다. 즉, 바람개비 프레임렛에 의한 다중 해상도 분해를 이용하여, 에지에 그다지 기여하지 않는 분해 페이즈의 서브 밴드 신호를 0 혹은 그것에 가까운 값으로 함으로써, 에지에 기여하는 분해 페이즈의 서브 밴드 신호를 상대적으로 강조한 에지 검출을 행한다. 이것은, 역치의 산출을 필요로 하지 않는 간이한 방법이고, 바람개비 프레임렛의 다양한 방위선택성이나 다양한 주파수 선택성에 의해서 가능해지는 것이다. 전술의 방법에 비하여, 조정의 기능은 뒤떨어지나, 미리 소정의 필터를 설계해 둠으로써 고속 처리가 가능하다.

이하에서는, 차수 5의 바람개비 프레임렛의 경우를 예로 하여 설명한다. 차수 5의 경우에는, 각 레벨에 있어서, 분해 페이즈에 있어서의 52개의 서브 밴드 신호가 얻어진다. 이들 분해 서브 밴드 신호를 설명하기 위하여, 도 44에 의거하여 번호를 매긴다. 또한, 도 44는, 레벨 2의 도면이나, 다른 레벨도 마찬가지이다. 번호는 다음과 같이 표기한다.

(x1, x2, Z, p)

여기서, p는 레벨을 나타내는 숫자, Z는 a 또는 b 중 어느 것인가의 측(도 44의 좌측의 36매가 a에 속하고, 우측의 16매가 b에 속함), x1은 행, x2는 열이다. 예를 들면, (5, 4, a, 2)의 「5」는 도 44의 행, 「4」는 도 44의 열, 「a」는 a, b 중의 ａ, 「2」는 레벨이다.

웨이브렛의 경우에는, 분해 페이즈에 있어서의 근사 서브 밴드 신호를 구성하는 성분을 모두 0으로 감쇠시키는 「소박한 방법」(Naive Edge Detection)이 알려져 있다([비특허문헌 6] 참조). 이 방법을, 바람개비 프레임렛에 적용해도 되나, 바람개비 프레임렛의 경우, 웨이브렛과는 달리, 분해 페이즈에 있어서의 다양한 상세 서브 밴드 신호를 갖는다. 그 때문에, 에지에 관계되지 않는 분해 페이즈에 있어서의 상세 서브 밴드 신호를 선출하고, 그 신호의 성분을 0으로 하거나 혹은 감쇠시킴으로써 상대적으로 에지에 관계된 상세 서브 밴드 신호를 증폭시켜, 에지 검출을 행하는 것이 가능하다. 또, 이 방법은 바람개비 프레임렛 이외에도, 예를 들면 단순 바람개비 프레임렛에 의해 실시하는 것도 가능하다.

실시예로서, 먼저 원화상의 노이즈 제거를 행한다. 이것은 본 실시 형태에 의한 방법이어도 되고, 공지의 방법이어도 된다. 다음으로, 에지에 기여하지 않는 분해 페이즈에 있어서의 저주파의 서브 밴드 신호를 0으로 함으로써, 상대적으로 에지에 기여하는 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 증폭시킨다. 예를 들면, 도 44의 배치에서, (1, 1, a, 1)을 포함하지 않고, (1, 1, a, 1)을 둘러싸는 것과 같은 영역을 복수의 방향으로 부채 형상으로 중복도 허용하여 분할한다. 각 분할 영역에 있어서, 그 분할 영역에 속하지 않는 서브 밴드 신호를 0 혹은 감쇠시킴으로써, 특정 방향을 갖는 에지를 검출할 수 있다. 그에 의해, 발견한 에지를 추가로 추출할 필요가 있는 경우에는, 대상이 되는 에지에 관계되지 않는 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 감쇠시킬 수 있다.

본 실시예는, 노이즈 제거로서, 3차의 바람개비 프레임렛에 의한 최대 중복 다중 해상도 분해의 레벨 1의 근사 부분으로서 재구성된 화상을 원화상으로 하였다. 거기에, 5차의 바람개비 프레임렛에 의한 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하여, 산의 능선, 전주(電柱), 송전선의 방위와 동일한 방위의 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호는 남기도록 하고, 세밀한 부분을 나타내는 고주파에 관여하는 분해 페이즈의 서브 밴드 신호를 0으로 하였다. 구체적으로는 (4, 3, b, 1), (4, 2, b, 1), (4, 3, a, 1), (4, 2, a, 1), (4, 1, a, 1), (3, 4, b, 1), (3, 3, b, 1), (3, 2, b, 1), (3, 3, a, 1), (3, 2, a, 1), (3, 1, a, 1), (2, 3, b, 1), (2, 2, b, 1), (1, 2, a, 1) 이외의 분해 페이즈의 서브 밴드는 0으로 하였다. 또한, 이것은 일례로서, 추가로 용도에 따라서, 0으로 하지 않는 분해 페이즈의 서브 밴드 신호를 선택할 수 있다.

도 45는, 본 에지 검출의 결과 얻어진 처리 화상에 대하여, 이치화의 방법 (t = 0.37)으로 표시한 화상을 나타낸 도면이고, 도 46은, 처리 화상을 트런케이션의 방법(m1 = 0, m2 = 1)에 의해 표시한 화상을 나타낸 도면이다. 이에 의해, 역치의 산출을 행하지 않더라도 간이한 방법으로 에지 검출을 할 수 있음이 확인되었다.

[2. (나) 그 외의 특징 추출]

에지 검출에서는 고주파의 분해 서브 밴드 신호를 이용하였으나, 다른 주파수 영역의 분해 서브 밴드 신호를 이용한 화상 처리도 가능하다. 바람개비 프레임렛의 높은 주파수 분해 기능과 다양한 방위선택성을 이용하여 여러 가지 화상 처리를 할 수 있다. 또, 노이즈 제거, 에지 검출에서는, 분해 서브 밴드 신호에 역치 처리를 행하였으나, 다른 선형·비선형 처리를 행하여 화상 처리에 적용할 수도 있다. 이들 화상 처리에서는, 화상이 갖는 어떤 특징을 추출하거나 강조하거나 할 수 있으므로, 이하에 예를 나타낸다.

에지 검출에 이용한 상술의 원화상을, 7차의 바람개비 프레임렛에 의해 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해를 하고, 레벨 1의 분해 서브 밴드 신호에 대해서는 도 47에 나타낸 가중치 부여를 행하고, 레벨 2의 분해 서브 밴드 신호에 대해서는 도 48에 나타낸 가중치 부여를 행하였다.

이 예에서는 에지 검출보다 약간 낮은 주파수의 분해 서브 밴드 신호가 취출된다. 각 분해 서브 밴드 신호가 취할 수 있는 최대값에 0.005를 곱한 것을 스레숄드로 하여, 하드 스레숄드에 의한 역치 처리를 행하였다. 이 역치 처리 후의 분해 서브 밴드 신호를 S로 한다. 합성 페이즈를 거쳐 처리 화상을 얻었다.

도 49는, m1 = -4, m2 = 0의 트런케이션을 행한 처리 화상을 나타낸 도면이다. 도 49에 나타낸 바와 같이, 화상의 약간 대략적인 특징이 추출된다는 것을 알 수 있었다. 그래서, 처리 후의 분해 서브 밴드 신호 S에 SN 함수에 의한 비선형 처리를 행하였다. 상술의 [SN 함수에 의한 계수 처리의 실시예]와 동일한 방법으로 α = 3/4로 하였다. α < 1 이므로 상세 계수의 절대값이 작은 값이 증폭되고, 절대값이 큰 값이 억제된다. 그리고, 합성 페이즈를 거친 처리 화상을 얻었다.

도 50은 m1 = -2, m2 = 0의 트런케이션을 행한 처리 화상을 나타낸 도면이다. 도 49의 예에서는 약했던 부분도, 도 50에서는 강하게 나타난다는 것을 알 수 있었다. 또한, 처리 후의 분해 서브 밴드 신호 S에 α = 4/3로 하여 SN 함수에 의한 비선형 처리를 행하였다. α > 1 이므로 상세 계수의 절대값이 큰 값이 증폭되고, 절대값이 작은 값이 억제된다. 합성 페이즈를 거친 처리 화상을 얻었다.

도 51은, m1 = -6, m2 = 0의 트런케이션을 행한 처리 화상을 나타낸 도면이다. 도 51에 나타낸 바와 같이, 산의 능선 부근이나 바로 앞의 나무 등, 원래 강한 특징도 갖는 부분이 강조된다는 것을 알 수 있었다. 여기서, 처리 화상을 m1 = -6, m2 = 6으로 트런케이션 처리를 하고, 5배 한 것을 원화상에 가하면, 도 52에 나타낸 선예화 화상이 얻어진다. 도 52는, m1 = 0, m2 = 255로 트런케이션 처리를 하여 표시하고 있다. 도 52에 나타낸 바와 같이, 산의 화상에서는 인상적인 능선이 적당하게 선예화되어 보기 쉬운 화상이 되어 있다.

[3. 입체감이 있는 특징 추출]

이 예에서는, 합성 페이즈를 거치지 않고, 또한 재구성을 하지 않고, 처리를 가한 분해 상세 계수를 가중치를 부여하여 합쳐서 출력 화상으로 한 계수 출력 처리 화상에 대하여 설명한다. 2차원의 화상에서도, 물체에 일정 방향으로부터 빛을 받았을 때에 생기는 것과 같은 그림자가 표현되어 있으면, 그 물체에 입체감을 느끼는 경우가 있다. 실제로, 인간의 이 지각의 특성을 이용하여, 지금까지 입체감이 있는 회화가 그려져 왔다.

바람개비 프레임렛은 다양한 방위선택성이 있고, 특히 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 만드는 필터는 우형뿐만 아니라, 기형의 것을 포함하고 있으므로, 이러한 특성을 이용하여, 인공적으로 그림자가 있는 에지를 자동적으로 만들어, 입체감이 있는 에지 검출 화상을 만들 수 있다. 또한, 이 예에 의해 얻어지는 입체감은, 감각적인 것이고, 물리적인 입체적 전개를 표현하고 있는 것은 아니다. 화상을 본 사람에게 입체감을 느끼게 함으로써, 에지를 시인하기 쉽게 하는 것이 목적이다.

이하의 예에서는, 원화상에 5차의 바람개비 프레임렛에 의해 최대 중복 다중 해상도 분해를 행하였다. 예를 들면, 이하에 설명하는 실시예의 경우에는, 화상 내의 증기에 입체감을 갖게 하기 위하여, 증기의 방향으로 그림자가 지도록 분해 페이즈의 서브 밴드 신호 중, (1, 4, a, 1), (2, 1, a, 1)의 5배, (2, 2, a, 1)의 5배, (3, 4, a, 1), (2, 2, b, 1)의 5배, (3, 4, b, 1)을 가산하였다. 여기서, 분해 서브 밴드 신호를 지정하는 표기는, 상술의 「에지 검출 예 3」에 있어서의 것과 동일하고, 도 44에 나타나 있다. 도 53은 원화상이고, 도 54는 입체감이 있는 특징 추출을 행한 결과를 나타낸 도면이다. 또한, 본 예에서는 단일 레벨 내의 처리로 되어 있으나, 복수의 레벨에 걸쳐 가중치를 부여한 분해 서브 밴드 신호를 가산하는 경우는, 위치의 어긋남을 보정하고 나서 가산해도 된다.

도 54에 나타낸 바와 같이, 증기가 불룩해져 보여, 입체감이 있음으로써 통상의 에지 검출보다 에지가 시인하기 쉽다. 단, 보이는 방식에는 개인차가 있어, 증기가 움푹 들어가게 보이는 사람도 있다. 그 때문에, 계조를 반전하여 표시한 화상을 작성하였다. 도 55는, 입체감이 있는 특징 추출을 행한 출력 화상에 대하여, 계조를 반전하여 표시한 화상을 나타낸 도면이다.

이와 같이, 평면 화상이 그림자가 지게 하는 방식에 따라서, 불룩해져 보이거나 움푹 들어가게 보이거나 하는 눈의 착각은 「크레이터 착시」라고 불리고 있다. 입체감이 있는 특징 추출은, 평면 화상으로부터 크레이터 착시를 자동 생성한다는 기능도 갖고 있다.

도 53의 원화상에서는 지상의 모습이 증기에 가려져 알기 어렵고, 증기의 모습도 알기 어려우나, 도 54 또는 도 55의 처리 화상에서는 증기에 입체감이 느껴짐으로써 증기의 모습이 알기 쉽게 되어 있으므로, 지상의 모습도 시인하기 쉽다. 종래의 방법으로는, 지상을 덮는 증기와 같이, 서로 중첩된 것을 알기 쉽게 에지 검출하기는 곤란했다. 본 실시 형태에서는, 입체적으로 서로 중첩되어 있는 것에 대해서도, 시인하기 쉬운 처리 화상을 제공할 수 있다는 효과를 초래한다. 또한, 응용예로서는 뢴트겐 사진 등의 화상 처리를 생각할 수 있다.

이상으로, 각종 화상 처리의 예를 열거하였으나, 바람개비 프레임렛은 다양한 필터를 갖고 있기 때문에, 용도는 상술한 것에 한정되지 않고, 필터로서도 다양한 용도에 이용할 수 있다.

[바람개비 프레임렛]

본 실시 형태에서, 예로서 이용하고 있는 바람개비 프레임렛은, 상술한 바와 같이 공지의 단순 바람개비 프레임렛 혹은 바람개비 웨이브렛 프레임 등의 방위선택성 웨이브렛 프레임, 혹은 방위선택성을 갖는 필터 뱅크여도 된다. 여기서, 바람개비 프레임렛에 대하여 이하에 설명한다.

차수를 n ≥ 3, 홀수로 하여, A = (A_{k , l}) : (n + 1) × (n + 1) 대칭 행렬에서, s = 0, 1 …, [n/2], t = s, …, [n/2]에 대하여, A_{s , t} = A_{n -s, t} = A_{s , n-t} = A_{n -s, n-t} = s를 만족시키는 행렬을 찾아낸다. 단, []는 가우스 기호를 나타낸다.

n = 7인 경우, 조건을 만족시키는 행렬은 이하이다.

B = (B_{k , l}) : (n + 1) × (n + 1) 행렬로 하면, 이하의 조건 (P)를 만족시키는 행렬이다.

여기서, M은 사각형 격자, 5목 격자, 혹은 육각 격자의 샘플링 행렬이다.

보조정리 2 (H. & S. Arai, 2008) P_n이 사각형 격자, 5목 격자, 육각 격자에 관한 프레임렛 필터이기 위한 필요충분조건은, B = (B_{k , l})이 이하의 조건을 만족시키는 것이다.

< 상기 조건을 만족시키는 B = (B_{k , l})을 구하는 방법 >

{(k,l) : k = 0, 1, …, n₀, l = s, …, n₀,}을 다음과 같이 순서를 매긴다.

μ = (k, l), υ = (k', l')

정리 3(H. & S. Arai, 2008) 이상에 의해 얻은 B = (B_{k , l})은 보조정리 2를 만족시킨다. 따라서, P_n은 사각형 격자, 5눈 격자, 육각 격자에 관한 프레임렛 필터로 되어 있다. P_n을, 차수 n의 바람개비 프레임렛(pinwheel framelet of degree n)이라고 부른다. 도 56은, 레벨 2에 있어서의 최대 중복 바람개비 프레임렛 필터(maximal overlap pinwheel framelet filters at level 2)에 레벨 1의 근사 필터를 순환 상관 곱하여 얻은 필터를 나타낸 도면이다. 또, 도 57은, 테스트 화상에 대하여, 바람개비 프레임렛에 의해 레벨 2의 최대 중복 다중 해상도 분해(2nd stage of maximal overlap MRA decomposition by pinwheel framelet)을 행한 결과의 각 합성 서브 밴드 신호를 나타낸 도면이다.

이상으로, 본 실시 형태의 설명을 마친다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 자연스러운 화상 선예화나 여러 가지 에지의 검출이나 노이즈 제거 등 다양한 화상 처리를 행할 수 있는 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및, 프로그램, 및, 인쇄 매체, 및, 기록 매체를 제공할 수 있으므로, 의료 화상, 항공 사진, 위성 화상 등의 화상 처리나 화상 해석 등의 분야에 있어서 매우 유용하다. 또, 본 실시 형태에 의하면, 컬러 화상에 대하여 자연스러운 화상 선예화를 행할 수 있는 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및, 프로그램, 및, 인쇄 매체, 및, 기록 매체를 제공할 수 있다. 특히, 색의 대비 착시는, 제품 등의 색의 보이는 방식에 관계된 것이므로, 색채가 입혀진 제품 등을 제조·판매 등 하는 산업(인쇄, 디자인, 영상, 도장 등의 산업) 외에, 영상 등의 서비스를 제공하는 서비스업 등에 있어서 매우 유용하다.

[다른 실시 형태]

한편, 지금까지 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 상술한 실시 형태 이외에도, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 다른 실시 형태에 의해 실시되어도 되는 것이다.

예를 들면, 상술한 실시 형태에 있어서의 색 공간으로서, CIE(국제조명위원회) 균등 지각 색 공간(L*a*b* 표현계)을 이용한 예에 대하여 설명한 경우가 있으나, 이것에 한정되지 않고, 인간의 시각에 가까운 색 공간이라면 다른 색 공간에 있어서의 색 성분을 이용해도 된다.

예를 들면, 화상 처리 장치(100)가 스탠드 얼론의 형태로 처리를 행하는 경우를 일례로 설명하였으나, 화상 처리 장치(100)는, 클라이언트 단말(화상 처리 장치(100)와는 별도의 박스체)로부터의 요구에 따라서 처리를 행하여, 그 처리 결과를 당해 클라이언트 단말에 반환하도록 해도 된다. 예를 들면, 화상 처리 장치(100)는, ASP 서버로서 구성되고, 사용자 단말로부터 네트워크(300)를 통하여 송신된 원화상 데이터를 수신하고, 이 원화상 데이터에 의거하여 가공한 처리 화상의 재구성 화상 데이터를 사용자 단말에 회신해도 된다.

또, 실시 형태에 있어서 설명한 각 처리 중, 자동적으로 행해지는 것으로서 설명한 처리의 전부 또는 일부를 수동적으로 행할 수도 있고, 또는, 수동적으로 행해지는 것으로서 설명한 처리의 전부 또는 일부를 공지의 방법에 의해 자동적으로 행할 수도 있다.

이 외에, 상기 문헌 내나 도면 내에 나타낸 처리 순서, 제어 순서, 구체적 명칭, 각 처리의 등록 데이터나 검색 조건 등의 파라미터를 포함하는 정보, 화면 예, 데이터베이스 구성에 대해서는, 특기하는 경우를 제외하고 임의로 변경할 수 있다.

또, 화상 처리 장치(100)에 관하여, 도시한 각 구성 요소는 기능개념적인 것이며, 반드시 물리적으로 도시한 바와 같이 구성되어 있는 것을 필요로 하지 않는다.

예를 들면, 화상 처리 장치(100)의 각 장치가 구비하는 처리 기능, 특히 제어부(102)에서 행해지는 각 처리 기능에 대해서는, 그 전부 또는 임의의 일부를, CPU(Central Processing Unit) 및 당해 CPU에 의해 해석 실행되는 프로그램으로 실현해도 되고, 또한 와이어드 로직에 의한 하드웨어로서 실현해도 된다. 또한, 프로그램은, 후술하는, 컴퓨터에 본 발명에 관련된 방법을 실행시키기 위한 프로그램화된 명령을 포함하는, 일시적이 아닌 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있고, 필요에 따라서 화상 처리 장치(100)에 기계적으로 판독된다. 즉, ROM 또는 HDD(Hard Disk Drive) 등의 기억부(106) 등에는, OS(Operating System)로서 협동 하여 CPU에 명령을 부여하여, 각종 처리를 행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다. 이 컴퓨터 프로그램은, RAM에 로딩됨으로써 실행되고, CPU와 협동하여 제어부를 구성한다.

또, 이 컴퓨터 프로그램은, 화상 처리 장치(100)에 대하여 임의의 네트워크(300)를 통하여 접속된 애플리케이션 프로그램 서버에 기억되어 있어도 되고, 필요에 따라서 그 전부 또는 일부를 다운로드하는 것도 가능하다.

또, 본 발명에 관련된 프로그램을, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장해도 되고, 또한 프로그램 제품으로서 구성할 수도 있다. 여기에서, 이 「기록 매체 」란, 메모리카드, USB 메모리, SD 카드, 플렉시블 디스크, 광 자기 디스크, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM, MO, DVD, 및, Blu-ray(등록상표) Disc 등의 임의의 「포터블 물리 매체」를 포함하는 것으로 한다.

또, 「프로그램」이란, 임의의 언어나 기술 방법에 의해 기술된 데이터 처리 방법이며, 소스 코드나 바이너리 코드 등의 형식을 불문한다. 또한, 「프로그램」은 반드시 단일적으로 구성되는 것에 한정되지 않고, 복수의 모듈이나 라이브러리로서 분산 구성되는 것이나, OS(Operating System)로 대표되는 별개의 프로그램과 협동하여 그 기능을 달성하는 것도 포함한다. 또한, 실시 형태에 나타낸 각 장치에 있어서 기록 매체를 판독하기 위한 구체적인 구성, 판독 순서, 또는, 판독 후의 인스톨 순서 등에 대해서는, 주지의 구성이나 순서를 이용할 수 있다.

기억부(106)에 저장되는 각종 데이터베이스 등(프레임렛 파일(106a), 화상 데이터 파일(106b))은, RAM, ROM 등의 메모리 장치, 하드 디스크 등의 고정 디스크 장치, 플렉시블 디스크 및 광 디스크 등의 스토리지 수단이며, 각종 처리나 웹 사이트 제공에 이용하는 각종 프로그램, 테이블, 데이터베이스 및 웹 페이지용 파일 등을 저장한다.

또, 화상 처리 장치(100)는, 기지(旣知)의 퍼스널 컴퓨터, 워크스테이션 등의 정보 처리 장치로 구성해도 되고, 또한 당해 정보 처리 장치에 임의의 주변 장치를 접속하여 구성해도 된다. 또, 화상 처리 장치(100)는, 당해 정보 처리 장치에 본 발명의 방법을 실현시키는 소프트웨어(프로그램, 데이터 등을 포함함)를 실장함으로써 실현해도 된다.

또, 장치의 분산·통합의 구체적 형태는 도시한 것에 한정되지 않고, 그 전부 또는 일부를, 각종 부가 등에 따라서, 또는, 기능 부가에 따라서, 임의의 단위로 기능적 또는 물리적으로 분산·통합하여 구성할 수 있다. 즉, 상술한 실시 형태를 임의로 조합하여 실시해도 되고, 실시 형태를 선택적으로 실시해도 된다.

100 : 화상 처리 장치
102 : 제어부
102a : 분해부
102b : 계수 처리부
102c : 처리 화상 취득부
102d : 재구성부
102f : 색 공간 변환부
102g : 처리 화상 출력부
104 : 통신 제어 인터페이스부
106 : 기억부
106a : 프레임렛 파일
106b : 화상 데이터 파일
108 : 입출력 제어 인터페이스부
112 : 입력 장치
114 : 출력 장치
200 : 외부 시스템
300 : 네트워크

Claims (42)

1. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서,
   상기 기억부는,
   방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)을 기억하는 필터 기억 수단과,
   화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
   상기 제어부는,
   상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과,
   상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 수단을 구비하며,
   상기 분해 수단은,
   상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 대하여, 선형 또는 비선형의 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 대하여, 역치 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및 소정의 방위성 중 하나 이상을 갖는 상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 소정의 주파수 특성은,
   상기 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)의 각 레벨에서의 방위에 의거한 소정의 필터 배치에 있어서의 위치, 및, 상기 다중 해상도 분해에 있어서의 레벨 중 하나 이상에 따라 지정되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및 소정의 방위성 중 하나 이상을 갖는 기형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   복수의 상기 필터 중, 소정의 주파수 특성 및 소정의 방위성 중 하나 이상을 갖는 기형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 증폭시키는 것에 부가하여, 우형 필터 중 적어도 하나에 대응하는 상기 분해 페이즈에 있어서의 서브 밴드 신호를 상대적으로 감쇠시켜도 되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 처리 수단은,
   상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수 및 분해 근사 계수 중 하나 이상에 대하여 처리를 행함으로써, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 감쇠 또는 증폭시키는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
10. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 상기 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 상기 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과,
    상기 분해 수단에 의해 취득된 각 색 성분의 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 수단을 구비하며,
    상기 분해 수단은,
    상기 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 계수 처리 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 색 성분은,
    CIELAB 색 공간에 있어서의, L*, a* 및 b*, 또는 인간의 시각에 가까운 색 공간의 각 색 성분인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 계수 처리 수단은,
    상기 화상 데이터의 a* 및 b* 중 하나 이상의 색 성분에 대하여, a* 및 b* 중 하나 이상의 색 성분의 상기 분해 상세 계수와 L*에 있어서의 상기 분해 상세 계수로부터 정한 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 상기 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 보정한 상기 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계수 처리 수단은,
    상기 분해 상세 계수의 에너지가 큰 경우에는 S자 곡선으로, 작은 경우에는 N자 곡선으로, 자동적으로 연속적인 변화를 하는 함수를 이용하여, 상기 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계수 처리 수단은,
    상기 분해 페이즈와 상기 합성 페이즈의 사이에 있어서, 상기 분해 상세 계수를 정규화하고, 정규화된 상기 분해 상세 계수인 정규화 분해 상세 계수의 놈을 상기 에너지로 하여, 당해 정규화 분해 상세 계수에 대하여 상기 계수 처리를 행하여, 계수 처리된 상기 정규화 분해 상세 계수에 대하여 상기 정규화의 역연산을 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계수 처리 수단은,
    상기 분해 상세 계수의 부호의 차이에 따라서 별개의 처리를 행해도 되는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
16. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분해 수단은,
    상기 방위성이 수평 방향, 수직 방향, 대각 방향으로 이루어지는 쌍 직교 웨이브렛 필터 뱅크, 또는, 상기 방위성이 다방향인 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 이용하여, 상기 다중 해상도 분해를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
17. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분해 수단에 의한 상기 다중 해상도 분해는,
    최대 중복 다중 해상도 분해, 최대 세선화 다중 해상도 분해, 또는, 일부 세선화 일부 중복 다중 해상도 분해인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
18. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 화상 데이터 기억 수단에 기억된 상기 화상 데이터와 상기 재구성 화상 데이터의 대비 결과를 출력하는 출력 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
19. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상 데이터 기억 수단에 기억된 상기 화상 데이터는, 색의 대비 착시 화상 데이터인 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
20. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서 실행되는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 포함하며,
    상기 분해 단계는,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
21. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서 실행되는,
    상기 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 상기 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 상기 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에서 취득된 각 색 성분의 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 단계를 포함하며,
    상기 분해 단계는,
    상기 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 계수 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제어부에 있어서 실행되는,
    상기 화상 데이터 기억 수단에 기억된 상기 화상 데이터와 상기 재구성 화상 데이터의 대비 결과를 출력하는 출력 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 화상 데이터 기억 수단에 기억된 상기 화상 데이터는, 색의 대비 착시 화상 데이터인 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
24. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 화상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛(단, 단순 바람개비 프레임렛을 제외함)에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 실행시키기 위한 프로그램이며,
    상기 분해 단계에 있어서,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
25. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 화상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 방위선택성 필터 뱅크를 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서,
    상기 화상 데이터의 각 색 성분에 대하여, 상기 방위선택성 웨이브렛 프레임 또는 상기 방위선택성 필터 뱅크에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에서 취득된 각 색 성분의 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성하여, 재구성 화상 데이터를 취득하는 재구성 단계를 실행시키기 위한 프로그램이며,
    상기 분해 단계에 있어서,
    상기 다중 해상도 분해에 있어서의 분해 페이즈와 합성 페이즈 사이에 있어서, 상기 분해 페이즈로부터 출력되는 분해 상세 계수에 대하여, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 계수 처리 단계를 추가로 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제어부에 있어서, 추가로,
    상기 화상 데이터 기억 수단에 기억된 상기 화상 데이터와 상기 재구성 화상 데이터의 대비 결과를 출력하는 출력 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 화상 데이터 기억 수단에 기억된 상기 화상 데이터는, 색의 대비 착시 화상 데이터인 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
28. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과,
    상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 수단을 구비하며,
    상기 분해 수단은,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 수단을 추가로 구비하고,
    상기 처리 수단은,
    상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
29. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서 실행되는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 포함하며,
    상기 분해 단계는,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 포함하고,
    상기 처리 단계는,
    상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
30. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 화상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 포함하며,
    상기 분해 단계는,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 처리 단계는,
    상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 이루는 분해 상세 계수의 에너지가 크면 클수록 절대값이 작은 값을 더 작게 억제하고, 당해 분해 상세 계수의 에너지가 작으면 작을수록 절대값이 작은 값을 증강하도록 계수 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
31. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과,
    상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 수단을 포함하고,
    상기 분해 수단은,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
32. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서 실행되는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 포함하고,
    상기 분해 단계는,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
33. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치에 화상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부에 있어서,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 실행시키기 위한 프로그램으로서,
    상기 분해 단계에 있어서,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를, 감쇠 또는 증폭시키는 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
34. 기억부와 제어부를 적어도 구비한 화상 처리 장치로서,
    상기 기억부는,
    방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과,
    화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하여, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 수단과,
    상기 분해 수단에 의해 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 수단을 구비하며,
    상기 분해 수단은,
    상기 필터 중 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 구성하는, 상세 계수에 대해서 취득할 수 있는 최대값에 대한 비율로 문턱값 처리를 행하는 처리 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
35. 제 34 항에 있어서,
    상기 처리 수단은,
    상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 각 서브 밴드 신호를 구성하는 상기 상세 계수의 취득할 수 있는 최대값에 소정의 비율을 곱한 것을 문턱값으로 하여 문턱값 처리함으로써, 노이즈 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
36. 제 34 항에 있어서,
    상기 처리 수단은,
    고주파측의 상기 필터를 이용하여 에지 검출을 행할 때에, 당해 필터에 대응하는, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 구성하는 상세 계수에 대해서, 취득할 수 있는 최대값에 대한 비율로 문턱값 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
37. 제 36 항에 있어서,
    상기 처리 수단은,
    상기 에지 검출에 의해 얻어진 화상 데이터에 소정의 비율을 곱한 것을 원 화상에 더함으로써 화상 선예화를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
38. 제 34 항에 있어서,
    상기 처리 수단은,
    비교적 저주파측의 상기 필터를 이용하여 윤곽선 검출을 행할 때에, 당해 필터에 대응하는, 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 구성하는 상세 계수에 대해서, 취득할 수 있는 최대값에 대한 비율로 문턱값 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
39. 제 38 항에 있어서,
    상기 처리 수단은,
    상기 문턱값 처리를 행한 데이터의 상세 계수의 절대값이 작은 값을 증폭하고, 큰 값을 억제하는, 또는, 절대값이 작은 값을 억제하고, 큰 값을 증폭하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 처리 수단은,
    상기 윤곽선 검출에 의해 얻어진 화상 데이터에 소정의 비율을 곱한 것을 원화상에 더함으로써 화상 선예화를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
41. 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 갖는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비한 기억부와, 제어부를 적어도 구비한 컴퓨터에 있어서 실행되는 화상 처리 방법으로서,
    상기 제어부에 있어서 실행되는,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에서 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 포함하고,
    상기 분해 단계는,
    상기 필터의 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 구성하는 상세 계수에 대해서, 취득할 수 있는 최대값에 대한 비율로 문턱값 처리를 행하는 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
42. 방위성이 없는 근사 필터, 및, 각 방위성을 가진 복수의 상세 필터의 집합인, 차수를 가지는 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임을 기억하는 필터 기억 수단과, 화상 데이터를 기억하는 화상 데이터 기억 수단을 구비한 기억부와, 제어부를 적어도 구비한 컴퓨터에 실행시키기 위한 화상 처리 프로그램으로서,
    상기 제어부에 있어서,
    상기 화상 데이터에 대하여, 광의 바람개비 프레임렛 또는 바람개비 웨이브렛 프레임에 의한 다중 해상도 분해를 행하고, 서브 밴드 신호를 취득하는 분해 단계와,
    상기 분해 단계에서 취득된, 상기 다중 해상도 분해의 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호에 의한 처리 화상 데이터, 또는, 상기 다중 해상도 분해의 합성 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 합침으로써 화상을 재구성한 처리 화상 데이터를 취득하는 처리 화상 취득 단계를 실행시켜,
    상기 분해 단계에 있어서,
    상기 필터의 적어도 하나에 대응하는, 상기 다중 해상도 분해의 상기 분해 페이즈에 있어서의 상기 서브 밴드 신호를 구성하는 상세 계수에 대해서, 취득할 수 있는 최대값에 대한 비율로 문턱값 처리를 행하는 처리 단계를 실행시키기 위한 화상 처리 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
    
    

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