KR20050009153A - 신호 처리 장치 및 방법, 기록 매체와 프로그램 - Google Patents

신호 처리 장치 및 방법, 기록 매체와 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상을 구성하는 화소값이 미소한 엣지도 유지하면서, 엣지 이외의 부분을 평활화하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, n 필터(11)는 입력되는 화상 신호 S0을 구성하는 화소의 변동 중, 그 사이즈가 소정의 임계값보다도 큰 급격한 엣지를 유지하며, 그 엣지 이외의 부분을 평활화하는 비선형 필터(12), 입력되는 화상 신호 S0을 구성하는 화소의 변동 중에 미소한 엣지를 검출한 경우, 그 취지를 스위치(16)로 통지하는 패턴 검출부(15), 및 패턴 검출부(15)로부터의 통지에 대응하여, 입력되는 화상 신호 S0 또는 비선형 필터(12)의 출력인 화상 신호 S1을 후단으로 출력하는 스위치(16)로 구성된다. 본 발명은 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 프린터, 디스플레이, 컴퓨터 등과 같은, 화상 신호를 취급하는 모든 장치에 적용할 수 있다.

Description

신호 처리 장치 및 방법, 기록 매체와 프로그램{APPARATUS AND METHOD FOR SIGNAL PROCESSING, RECORDING MEDIUM, AND PROGRAM PRODUCTS}
본 발명은 신호 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램에 관한 것으로, 특히, 예를 들면, 화상을 구성하는 화소의 급격한 엣지를 유지한 채로, 엣지 이외의 부분을 평활화하는 경우에 이용하기 적합한 신호 처리 장치 및 방법, 기록 매체, 및 프로그램에 관한 것이다.
종래, 비디오 카메라에서는, CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 촬상 소자에 의해 촬상된 화상의 콘트라스트(명암의 차) 및 선예도(경계의 명확함)를 향상시키는 방법으로서, 계조 변환에 의한 콘트라스트 강조 방법이나 화상 내의 고역 성분의 콘트라스트를 강조하는 고역 성분 강조 방법을 생각하였다.
콘트라스트 강조 방법으로서는, 화상의 각 화소에 대하여, 그 화소 레벨을소정의 입출력 관계를 갖는 함수(이하, 이것을 레벨 변환 함수라 함)로 변환하는 톤 커브 조정이나, 화소 레벨의 빈도 분포에 따라 레벨 변환 함수를 적응적으로 변화시키는 히스토그램 이퀄라이제이션이라 부르는 방법이 제안되어 있다.
고역 성분 강조 방법으로서는, 화상으로부터 엣지를 추출하고, 그 추출한 엣지를 강조하는 소위 윤곽 강조를 행하는 언샤프 마스크라 부르는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 콘트라스트 강조 방법에서는, 화상의 전체 다이내믹 범위(최대 레벨과 최소 레벨의 차)중 일부 휘도 영역만 콘트라스트를 향상시킬 수 있다는 문제가 있을 뿐만 아니라, 톤 커브 조정의 경우에는 화상의 최명부와 최암부에서, 또한 히스토그램 이퀄라이제이션의 경우에는 빈도 분포가 적은 휘도 영역 부근에서, 반대로 콘트라스트가 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 고역 성분 강조 방법에서는, 화상의 고역 성분의 콘트라스트만이 강조되고, 이것에 의해 화상의 엣지 부근이 부자연스럽게 강조되어, 화질이 열화되는 것을 피할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 종래, 도 1에 도시한 바와 같이 구성되는 화상 신호 처리 장치에 의해, 입력 화상 데이터 중 화소값의 변화가 급격한 엣지를 보존한 상태로 해당 엣지 이외의 부분을 증폭함으로써, 엣지 이외의 부분을 강조하는 방법이 존재한다(예를 들면, 특허 문헌 1).
도 1에 도시한 화상 신호 처리 장치에서, 입력된 화상 신호(화소값)는 ε 필터(1) 및 감산부(2)에 입력된다. ε 필터(1)는 소정의 임계값 ε1보다도 큰 엣지,예를 들면, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같은 급격한 엣지를 사이에 두고 약간 변동되는 화상 신호가 입력된 경우, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같은 엣지만이 추출된 화상 신호로 변환하여, 감산부(2) 및 가산부(4)로 출력한다.
ε 필터(1)의 구체적인 처리에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. ε 필터(1)는 입력 화상의 각 화소를 순차적으로 주목 화소 C로 결정하고, 도 3에 도시한 바와 같이 주목 화소 C를 중심으로 하여 수평 방향으로 연속하는 복수의 근방 화소(여기서는, 4 화소 L2, L1, R1, R2)로 이루어지는 탭을 설정하고, 다음 수학식 1과 같이, 주목 화소 C 및 복수의 근방 화소의 화소값을 탭 계수(예를 들면, {1, 2, 3, 2, 1})를 이용하여 가중 평균하여, 주목 화소 C에 대응하는 변환 결과 C'로서 출력한다.
단, 도 4에 도시한 바와 같이, 주목 화소 C의 화소값과의 차분이 소정의 임계값 ε1보다도 큰 근방 화소(도 4의 경우, 근방 화소 R2)에 대해서는 화소값을 주목 화소 C의 화소값으로 치환하여 계산하도록 한다. 즉, 도 4의 경우, 다음 수학식 2가 계산된다.
도 1로 되돌아간다. 감산부(2)는 전단으로부터 입력되는 화상 신호(ε 필터(1)에 대한 입력과 동일한 것)로부터, ε 필터(1)로부터 입력되는 화상 신호를 감산함으로써, 엣지 이외의 약간 변동하고 있는 화상 신호를 추출하여 증폭부(3)로 출력한다. 증폭부(3)는 감산부(2)의 출력을 증폭하여 가산부(4)로 출력한다. 가산부(4)는 증폭부(3)로부터 출력되는 엣지 이외의 부분이 증폭되어 있는 화상 신호와, ε 필터(1)로부터 입력되는 엣지만이 추출된 화상 신호를 가산한다. 이 가산 결과가, 급격한 엣지가 유지된 상태에서 해당 엣지 이외의 부분이 증폭되어 있는 화상 신호로 되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특개2001-298621호 공보
그런데, 도 1에 도시된 화상 신호 처리 장치의 ε 필터(1)에서는, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 화소값의 변화에 급격한 엣지가 존재하여도, 그 사이즈가 소정의 임계값 ε1보다도 작은 경우, ε 필터(1)로부터 출력되는 변환 후의 화상 신호는 도 6에 도시한 바와 같이 평활화되어, 급격한 엣지가 없어지게 되기 때문에, 특히 미소한 엣지로 구성된 단순한 패턴 화상 등에서 현저하게 화질의 열화가 발생하게 된다는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 미소한 엣지도 유지하면서, 엣지 이외의 부분을 평활화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 화상 내의 급격한 엣지를 보존한 상태에서 엣지 이외의 부분을 강조하는 화상 신호 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도.
도 2의 (a), 도 2의 (b)는 도 1의 ε 필터에 입력되는 화상 신호와, 출력되는 화상 신호를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 ε 필터에서 이용되는 탭의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 ε 필터의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 1의 ε 필터의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1의 ε 필터의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예인 n 필터의 구성예를 나타내는 블록도.
도 8은 도 7의 n 필터에 의한 필터링 처리를 설명하는 흐름도.
도 9는 도 8의 단계 S4의 처리를 설명하는 흐름도.
도 10은 미소 엣지로 판정되는 예를 나타내는 도면.
도 11은 미소 엣지로 판정되지 않는 예를 나타내는 도면.
도 12는 미소 엣지로 판정되지 않는 예를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예인 퍼스널 컴퓨터의 구성예를 나타내는 블록도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : n 필터
12 : 비선형 필터
13 : 제어 신호 발생부
14 : 저역 통과 필터
15 : 패턴 검출부
16 : 스위치
본 발명의 신호 처리 장치는, 연속적으로 배치되어 있는 신호를 순차적으로, 주목 신호로 지정하는 지정 수단과, 지정 수단에 의해 지정된 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 수단과, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호와 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 수단과, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 수단과, 판정 수단의 판정 결과에 기초하여, 평활화 신호 또는 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호는 화상을 구성하는 화소의 화소값이도록 할 수 있다.
본 발명의 신호 처리 방법은, 연속적으로 배치되어 있는 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계와, 지정 단계의 처리에 의해 지정된 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계와, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호와 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계와, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계와, 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 평활화 신호 또는 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기록 매체의 프로그램은, 연속적으로 배치되어 있는 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계와, 지정 단계의 처리에 의해 지정된 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계와, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호와 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계와, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계와, 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 평활화 신호 또는 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 프로그램은, 연속적으로 배치되어 있는 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계와, 지정 단계의 처리에 의해 지정된 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계와, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호와 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계와, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 차분과 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계와, 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 평활화 신호 또는 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계를 포함하는것을 특징으로 한다.
본 발명의 신호 처리 장치 및 방법, 및 프로그램에서는 주목 신호와 각 근방 신호의 차분이 연산되고, 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호와 복수의 근방 신호가 가중 평균되어 평활화 신호가 연산된다. 또한, 주목 신호와 각 근방 신호의 차분이 연산되고, 차분과 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부가 판정되어, 평활화 신호 또는 주목 신호의 한쪽이 선택된다.
이하에 본 발명의 실시예를 설명하지만, 청구항에 기재된 구성 요건과, 발명의 실시예에서의 구체예와의 대응 관계를 예시하면 다음과 같이 된다. 이 기재는 청구항에 기재되어 있는 발명을 뒷받침하는 구체예가 발명의 실시예에 기재되어 있는 것을 확인하기 위한 것이다. 따라서, 발명의 실시예 중에는 기재되어 있지만, 구성 요건에 대응하는 것으로서, 여기에는 기재되어 있지 않은 구체예가 있다고 하여도, 그것은 그 구체예가 그 구성 요건에 대응하는 것이 아닌 것을 의미하는 것은 아니다. 반대로, 구체예가 구성 요건에 대응하는 것으로서 여기에 기재되어 있다고 하여도, 그것은 그 구체예가 그 구성 요건 이외의 구성 요건에는 대응하지 않는다는 것을 의미하는 것도 아니다.
또한, 이 기재는 발명의 실시예에 기재되어 있는 구체예에 대응하는 발명이 청구항에 모두 기재되어 있는 것을 의미하는 것은 아니다. 바꾸어 말하면, 이 기재는 발명의 실시예에 기재되어 있는 구체예에 대응하는 발명으로서, 본 출원의 청구항에는 기재되어 있지 않은 발명의 존재, 즉, 추후 분할 출원되거나, 보정에 의해 추가되는 발명의 존재를 부정하는 것은 아니다.
[청구항 1]
연속적으로 배치되어 있는 신호의 레벨(예를 들면, 화상을 구성하는 화소의 화소값)을 조정(예를 들면, 평활화)하는 신호 처리 장치(예를 들면, 도 7의 n 필터(11))에 있어서,
연속적으로 배치되어 있는 상기 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 수단(예를 들면, 도 8의 단계 S1의 처리를 행하는 도 7의 제어 신호 생성부(13))과,
상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 상기 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 수단(예를 들면, 도 8의 단계 S2의 처리를 행하는 도 7의 제어 신호 생성부(13))과,
상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호와 상기 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 수단(예를 들면, 도 8의 단계 S3의 처리를 행하는 도 7의 저역 통과 필터(14))과,
상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 상기 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 수단(예를 들면, 도 8의 단계 S4의 처리를 행하는 도 7의 패턴 검출부(15))과,
상기 판정 수단의 판정 결과에 기초하여, 상기 평활화 신호 또는 상기 주목신호 중 한쪽을 선택하는 선택 수단(예를 들면, 도 7의 스위치(16))
을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
[청구항 3]
연속적으로 배치되어 있는 신호의 레벨을 조정하는 신호 처리 방법에 있어서,
연속적으로 배치되어 있는 상기 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계(예를 들면, 도 8의 단계 S1)와,
상기 지정 단계의 처리에 의해 지정된 상기 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 상기 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계(예를 들면, 도 8의 단계 S2)와,
상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호와 상기 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계(예를 들면, 도 8의 단계 S3)와,
상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 상기 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계(예를 들면, 도 8의 단계 S4)와,
상기 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 상기 평활화 신호 또는 상기 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계(예를 들면, 도 8의 단계 S5)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
본 발명의 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램, 및 본 발명의 프로그램의 청구항에 기재된 구성 요건과, 발명의 실시예에서의 구체예와의 대응 관계는 상술한 본 발명의 정보 처리 방법과 마찬가지이기 때문에, 그 기재는 생략한다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예인 화소값 패턴 검출 기능을 갖는 비선형 필터(이하, n 필터라고 기술함)의 구성예를 나타내고 있다. 이 n 필터(11)는 도 1에 도시된 화상 신호 처리 장치의 ε 필터(1)로 치환하여 이용하는 것이며, 입력되는 화상 신호 S0을 구성하는 화소의 변동 중, 그 사이즈가 임계값 ε1보다도 큰 급격한 엣지를 유지하며, 해당 엣지 이외의 부분을 평활화하는 비선형 필터(12), 입력되는 화상 신호 S0을 구성하는 화소의 변동 중에 미소한 엣지를 검출한 경우, 그 취지를 스위치(16)로 통지하는 패턴 검출부(15), 및 패턴 검출부(15)로부터의 통지에 대응하여, 입력되는 화상 신호 S0 또는 비선형 필터(12)의 출력인 화상 신호 S1을 후단으로 출력하는 스위치(16)로 구성된다.
비선형 필터(12)는 주목 화소 C와 각 근방 화소 L2, L1, R1, R2의 화소값의 차의 절대값을 산출하고, 그 산출 결과에 기초하여 저역 통과 필터(LPF)(14)를 제어하는 제어 신호 발생부(13)와, 입력되는 화상 신호 S0에 비선형 필터링 처리를 실시하는 저역 통과 필터(14)로 구성된다. 비선형 필터(12)로서, 예를 들면, 상술한 종래의 ε 필터(1)를 이용할 수 있다.
n 필터(11)에 의한 필터링 처리에 대하여, 도 3에 도시된 주목 화소 C를 포함하는 5 화소의 탭을 이용하는 경우를 예로 하여, 도 8의 흐름도를 참조하여 설명한다.
단계 S1에서, 제어 신호 발생부(13)는 입력된 화상 신호 S0을 구성하는 래스터 순서의 화소를 순차적으로 1 화소씩 주목 화소 C로 결정한다. 또한, 제어 신호 발생부(13)는 주목 화소로 결정한다. 단계 S2에서, 제어 신호 발생부(13)는 주목 화소 C의 수평 방향으로 인접하는 근방 화소 L2, L1, R1, R2를 결정한다. 또한, 제어 신호 발생부(13)는 결정한 주목 화소 C와 근방 화소 L2, L1, R1, R2를 패턴 검출부(15)에 통지한다.
단계 S3에서, 제어 신호 발생부(13)는 주목 화소 C와, 각 근방 화소 L2, L1, R1, R2와의 화소값의 차의 절대값 |C-L2|, |C-L1|, |C-R1|, |C-R2|를 산출하고, 산출한 각 차의 절대값과 소정의 임계값 ε1을 비교하여, 이 비교 결과에 대응하여, 저역 통과 필터(14)를 제어한다. 저역 통과 필터(14)는 제어 신호 발생부(13)로부터의 제어에 기초하여, 입력되는 화상 신호 S0에 비선형 필터링 처리를 실시한다. 구체적으로는, 예를 들면 수학식 1과 같이, 주목 화소 C 및 복수의 근방 화소의 화소값을 탭 계수를 이용하여 가중 평균하여, 주목 화소 C에 대응하는 변환 결과 C'로서 출력한다. 단, 주목 화소 C의 화소값과의 차의 절대값이 소정의 임계값 ε1보다도 큰 근방 화소에 대해서는, 화소값을 주목 화소 C의 화소값으로 치환하여 가중 평균하도록 한다.
단계 S4에서, 패턴 검출부(15)는 주목 화소 C와 각 근방 화소 L2, L1, R1, R2의 화소값의 차의 절대값을 산출하고, 산출한 각 차의 절대값과 소정의 임계값ε1보다도 충분히 작은 임계값 ε2를 비교함으로써, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재하는지 여부를 판정한다.
이 단계 S4의 처리에 대하여, 도 9의 흐름도를 참조하여 설명한다. 단계 S11에서, 패턴 검출부(15)는 주목 화소 C와 각 근방 화소 L2, L1, R1, R2의 화소값의 차의 절대값을 산출하고, 각 차의 절대값이 모두, 임계값 ε2보다도 작은지 여부를 판정하여, 각 차의 절대값이 모두 임계값 ε2보다도 작다고 판정한 경우, 단계 S12에서, 주목 화소 C의 근방에는 미소한 엣지가 존재하지 않는다고 판정한다.
반대로, 단계 S11에서, 산출된 차의 절대값 중, 하나라도 임계값 ε2이상인 것이 있다고 판정된 경우, 처리는 단계 S13으로 진행한다. 단계 S13에서, 패턴 검출부(15)는 주목 화소 C의 좌우 중 한쪽측의 근방 화소(예를 들면, L2, L1)와 주목 화소 C의 차의 절대값이 모두 임계값 ε2보다도 작고, 또한 주목 화소 C의 좌우 중 다른쪽측의 근방 화소(여기서는, R1, R2)와 주목 화소 C의 차의 절대값이 모두 임계값 ε2이상이고, 또한 주목 화소 C의 좌우 중 다른쪽측의 근방 화소(여기서는, R1, R2)와 주목 화소 C의 각 차의 플러스/마이너스(正負)가 일치하고 있는지의 여부를 판정한다. 상기 조건을 충족시키고 있다고 판정된 경우, 처리는 단계 S14로 진행한다. 단계 S14에서, 패턴 검출부(15)는 주목 화소 C의 근방에, 미소한 엣지가 존재한다고 판정한다.
단계 S13에서, 상기 조건을 충족시키고 있지 않다고 판정된 경우, 처리는 단계 S12로 진행하여, 주목 화소 C의 근방에는 미소한 엣지가 존재하지 않는다고 판정된다.
예를 들면, 주목 화소 C와 근방 화소 L2, L1, R1, R2의 관계가 도 10에 도시한 바와 같은 경우, 주목 화소 C와 좌측의 근방 화소 L2, L1의 차의 절대값 |L2-C|, |L1-C1|가 임계값 ε2보다도 작고, 또한 주목 화소 C와 우측의 근방 화소 R1, R2의 차의 절대값 |R1-C|, |R2-C|가 임계값 ε2이상이며, 또한, 주목 화소 C와 우측의 근방 화소 R1, R2의 차 (R1-C), (R2-C)의 부호가 일치하기(여기서는, 모두 플러스) 때문에, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재한다고 판정된다.
또한, 예를 들면, 주목 화소 C와 근방 화소 L2, L1, R1, R2의 관계가 도 11에 도시한 바와 같은 경우, 주목 화소 C와 좌측의 근방 화소 L2, L1의 차의 절대값 |L2-C|, |L1-C|가 임계값 ε2보다도 작고, 또한 주목 화소 C와 우측의 근방 화소 R1, R2의 차의 절대값 |R1-C|, |R2-C|가 임계값 ε2이상이기는 하지만, 또한 주목 화소 C와 우측의 근방 화소 R1, R2의 차 (R1-C), (R2-C)의 부호가 일치하지 않기(여기서는, 각각 플러스, 마이너스) 때문에, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재하지 않는다고 판정된다.
또한, 예를 들면, 주목 화소 C와 근방 화소 L2, L1, R1, R2의 관계가 도 12에 도시한 바와 같은 경우, 주목 화소 C의 좌우 어느 쪽도, 주목 화소 C와 근방 화소의 차의 절대값이 모두 임계값 ε2보다도 작은 것은 아니기 때문에, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재하지 않는다고 판정된다.
이와 같이 하여, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재하는지 여부가 판정된 후, 처리는 도 8의 단계 S5로 되돌아간다. 단계 S5에서, 패턴 검출부(15)는 단계 S4의 판정 결과가, 「주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재한다」인 경우, 단계 S6로 진행하여, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재한다는 취지를 스위치(16)로 통지한다. 이 통지에 대응하여, 스위치(16)는 입력된 화상 신호 S0을 후단으로 출력한다.
반대로, 단계 S5에서, 단계 S4의 판정 결과가 「주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재하지 않는다」인 경우, 단계 S7로 진행하여, 주목 화소 C의 근방에 미소한 엣지가 존재하지 않는다는 취지를 스위치(16)로 통지한다. 이 통지에 대응하여, 스위치(16)는 입력된 비선형 필터(12)의 출력 S1을 후단으로 출력한다.
이 후, 처리는 단계 S1로 되돌아가서, 지금까지 근방 화소 R1로 되어 있었던 화소가, 주목 화소 C로 되어, 마찬가지의 처리가 반복된다. 이상, n 필터(11)에 의한 필터링 처리의 설명을 종료한다.
이와 같이, n 필터(11)에서는, 임계값 ε2를 기준으로 하여 미소 엣지를 검출하고, 미소 엣지가 존재하는 부분에 대해서는 비선형 필터(12)의 출력을 적용하지 않도록 하였기 때문에, 특히 미소한 엣지로 구성된 단순한 패턴 화상 등에서 현저하게 화질의 열화가 발생하게 된다는 사태를 억지할 수 있다.
본 발명은 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 프린터, 디스플레이, 컴퓨터등과 같은, 화상 신호를 취급하는 모든 장치에 적용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 화상 처리를 실행하는 컴퓨터에 적용한 경우, 화상 콘트라스트를 수정할 때, 다이내믹 범위를 유지하면서 고품위의 콘트라스트 수정 화상을 얻을 수 있으며, 또한 상이한 조명 조건 하에서 얻어진 화상끼리 합성할 때, 각각의 콘트라스트 성분의 차이만큼을 보정할 수 있어서, 자연스러운 합성 화상을 생성할 수 있다.
그런데, 상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행시킬 수도 있지만, 소프트웨어에 의해 실행시킬 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행시킬 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 전용 하드웨어에 조립되어 있는 컴퓨터, 또는 각종 프로그램을 인스톨함으로써, 각종 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이 구성되는 범용 퍼스널 컴퓨터 등에, 기록 매체로부터 인스톨된다.
이 퍼스널 컴퓨터(50)는 CPU(Central Processing Unit)(51)를 내장하고 있다. CPU(51)에는 버스(54)를 통해, 입출력 인터페이스(55)가 접속되어 있다. 버스(54)에는 ROM(Read Only Memory)(52) 및 RAM(Random Access Memory)(53)이 접속되어 있다.
입출력 인터페이스(55)에는 사용자가 조작 커맨드를 입력하는 키보드, 마우스, 리모트 컨트롤러 등의 입력 디바이스로 이루어지는 입력부(56), 합성된 영상 신호를 디스플레이로 출력하는 출력부(57), 프로그램이나 각종 데이터를 저장하는 하드디스크 드라이브 등으로 이루어지는 기억부(58), 및 모뎀, LAN(Local AreaNetwork) 어댑터 등으로 이루어지며, 인터넷으로 대표되는 네트워크를 통한 통신 처리를 실행하는 통신부(59)가 접속되어 있다. 또한, 자기 디스크(61)(플렉시블 디스크를 포함함), 광 디스크(62)(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)를 포함함), 광 자기 디스크(63)(MD(Mini Disc)를 포함함), 및 반도체 메모리(64) 등의 기록 매체에 대하여 데이터를 기입 및 판독하는 드라이브(60)가 접속되어 있다.
CPU(51)에 상술한 제1 또는 제2 필터링 처리를 실행시키는 프로그램은, 자기 디스크(61) 내지 반도체 메모리(64)에 저장된 상태로 퍼스널 컴퓨터에 공급되고, 드라이브(60)에 의해 판독되어 기억부(58)에 내장되는 하드디스크 드라이브에 인스톨되어 있다. 혹은, 네트워크를 통해 공급되는 경우도 생각할 수 있다. 기억부(58)에 인스톨되어 있는 프로그램은, 입력부(56)로 입력되는 사용자로부터의 커맨드에 대응하는 CPU(51)의 명령에 의해, 기억부(58)로부터 RAM(53)으로 로드되어 실행된다.
본 명세서에서, 각 흐름도를 기술하는 단계는, 기재된 순서에 따라 시계열적으로 행해지는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않아도, 병렬 혹은 개별적으로 실행되는 처리도 포함한다.
본 발명에 따르면, 화소값이 미소한 엣지도 유지하면서, 엣지 이외의 부분을 평활화하는 것이 가능하게 된다.

Claims (5)

  1. 연속적으로 배치되어 있는 신호의 레벨을 조정하는 신호 처리 장치에 있어서,
    연속적으로 배치되어 있는 상기 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 수단과,
    상기 지정 수단에 의해 지정된 상기 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 상기 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 수단과,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호와 상기 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 수단과,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 상기 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 수단과,
    상기 판정 수단의 판정 결과에 기초하여, 상기 평활화 신호 또는 상기 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호는 화상을 구성하는 화소의 화소값인 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  3. 연속적으로 배치되어 있는 신호의 레벨을 조정하는 신호 처리 방법에 있어서,
    연속적으로 배치되어 있는 상기 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계와,
    상기 지정 단계의 처리에 의해 지정된 상기 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 상기 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계와,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호와 상기 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계와,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 상기 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계와,
    상기 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 상기 평활화 신호 또는 상기 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  4. 연속적으로 배치되어 있는 신호의 레벨을 조정하기 위한 프로그램으로서,
    연속적으로 배치되어 있는 상기 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계와,
    상기 지정 단계의 처리에 의해 지정된 상기 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 상기 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계와,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호와 상기 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계와,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 상기 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계와,
    상기 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 상기 평활화 신호 또는 상기 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터가 판독 가능한 프로그램이 기록되어 있는 기록 매체.
  5. 연속적으로 배치되어 있는 신호의 레벨을 조정하기 위한 프로그램으로서,
    연속적으로 배치되어 있는 상기 신호를 순차적으로 주목 신호로 지정하는 지정 단계와,
    상기 지정 단계의 처리에 의해 지정된 상기 주목 신호를 기준으로 하여, 연속적으로 배치되어 있는 상기 신호 중에서 복수의 근방 신호를 결정하는 결정 단계와,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 제1 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호와 상기 복수의 근방 신호를 가중 평균하여 평활화 신호를 연산하는 연산 단계와,
    상기 주목 신호와 각 근방 신호의 차분을 연산하고, 상기 차분과 상기 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값의 비교 결과에 기초하여, 상기 주목 신호의 근방에 미소 엣지가 존재하는지 여부를 판정하는 판정 단계와,
    상기 판정 단계의 판정 결과에 기초하여, 상기 평활화 신호 또는 상기 주목 신호 중 한쪽을 선택하는 선택 단계
    를 포함하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
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