KR20110095797A

KR20110095797A - 화상 처리 장치 및 화상 처리 프로그램

Info

Publication number: KR20110095797A
Application number: KR1020100087310A
Authority: KR
Inventors: 마코토 사사키
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2011-08-25
Also published as: JP2011170717A; KR101368744B1; US20110206293A1; JP5418777B2

Abstract

본 발명은 원화상 중의 영역의 연속성을 확보한 주파수 특성을 얻어서 화상 강조 등을 행하는 화상 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 대역 분해부(11)는 주어진 원화상을 미리 정해진 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해한다. 강도 산출부(12)는, 각 화소를 순서대로 처리 대상 화소로 해서 그 처리 대상 화소를 포함하는 미리 정해진 크기의 국소 영역에 대해 주파수 특성을 해석하고, 각 주파수 대역에 있어서의 주파수 성분의 강도를 산출한다. 대역 가중 화상 생성부(13)는, 국소 영역에 있어서의 각 주파수 성분의 강도에 따라, 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역을 결정하는 동시에, 국소 영역의 각 화소에 대하여 당해 주파수 대역의 가중값을 할당해서 대역 가중 화상을 생성한다. 화상 강조부(14)는, 원화상에 대하여, 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 생성된 각 주파수 대역의 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따라, 대응하는 주파수 대역의 강조 처리를 행한다.

Description

화상 처리 장치 및 화상 처리 프로그램{IMAGE PROCESSING APPARATUS AND IMAGE PROCESSING PROGRAM}

본 발명은 화상 처리 장치 및 화상 처리 프로그램에 관한 것이다.

화상 처리의 하나로서, 화상 중의 색 또는 농도의 경계나 윤곽 등을 강조하거나, 혹은 특정한 주파수 대역을 강조하는 화상 강조 기술이 있다. 이 화상 강조 기술을 이용하여, 자연 화상의 질감을 향상시키거나, 혹은 의료 화상의 분야에서 X선 사진을 보기 쉽게 보정하는 등, 화상 강조 기술은 다양한 분야에서 이용되고 있다.

화상 강조 기술은, 최근에는 「질감」의 향상을 의식한 재현으로 변해가고 있다. 종래로부터 이용되고 있는 방법으로서, USM(unsharp masking)이 공지되어 있으며, 화상 전체에 고주파 강조 필터를 가함으로써 윤곽이나 모양을 뚜렷하게 하고 있다.

한편, USM 처리를 행함으로써 모든 자연 화상의 질감이 향상되는 것은 아니다. 도안에 따라서는, 「노이즈가 강조된」 또는 「지나치게 강조되어 부자연스러운」 등으로 느껴지는 경우가 있다. 이것은 인간의 시각 특성에 의한 것으로, 도안의 주파수 대역에 따라 반응하고 있기 때문으로 생각된다.

화상 중의 도안에 따라 강조해야 할 주파수 대역이나 강도를 바꾸는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법이 있다. 이 방법은 국소 영역마다 에지(edge) 양을 산출하고, 에지 양에 따라 선예화(鮮銳化)하는 수단을 전환하는 것이다. 또한 특허문헌 2에는, 화상을 복수의 주파수 대역으로 분해해 두고, 특정한 대역을 강화하고 재합성함으로써 주파수 강조를 행하는 방법이 기재되어 있다.

일본국 특개2004-318423호 공보 일본국 특개2007-66138호 공보

본 발명은, 원(原)화상 중의 영역의 연속성을 확보한 주파수 특성을 얻어서 화상 강조 등을 행하는 화상 처리 장치 및 화상 처리 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본원 청구항 1에 기재된 발명은, 주어진 원화상을 미리 정해진 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해하는 대역 분해 수단과, 각 화소를 처리 대상 화소로 해서 그 처리 대상 화소를 포함하는 미리 정해진 크기의 국소 영역에 대해 각 주파수 대역에 있어서의 주파수 성분의 강도를 산출하는 강도 산출 수단과, 상기 국소 영역에 있어서의 각 주파수 성분의 강도에 따라 상기 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역을 결정하는 동시에 상기 국소 영역의 각 화소에 대하여 당해 주파수 대역의 가중값을 할당해서 대역 가중 화상을 생성하는 대역 가중 화상 생성 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치이다.

본원 청구항 2에 기재된 발명은, 본원 청구항 1에 기재된 발명의 구성에, 상기 원화상에 대하여 상기 대역 가중 화상 생성 수단에 의해 생성된 각 주파수 대역의 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따라 대응하는 주파수 대역의 강조 처리를 행하는 강조 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치이다.

본원 청구항 3에 기재된 발명은, 본원 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명에 있어서의 상기 대역 분해 수단이, 주파수 대역과 함께 방위마다 분해하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치이다.

본원 청구항 4에 기재된 발명은, 본원 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서의 상기 대역 가중 화상 생성 수단이, 상기 처리 대상 화소로부터의 거리에 따른 상기 가중값을 할당하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치이다.

본원 청구항 5에 기재된 발명은, 본원 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서의 상기 대역 가중 화상 생성 수단이, 상기 국소 영역의 각 화소에 대하여 할당된 당해 주파수 대역의 가중값을, 각 화소에 그때까지 할당된 가중값과 가산해서 상기 대역 가중 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치이다.

본원 청구항 6에 기재된 발명은, 컴퓨터에, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 화상 처리 장치의 기능을 실행시키는 것인 것을 특징으로 하는 화상 처리 프로그램이다.

본원 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 원화상 중의 영역의 연속성을 확보한 주파수 특성을 나타내는 대역 가중 화상을 얻을 수 있다.

본원 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 원화상 중의 영역의 주파수 특성에 따른 강조 처리를, 영역간의 연속성을 확보해서 행할 수 있다.

본원 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 원화상의 주파수 특성과 윤곽 방위 특성의 양쪽에 따른 대역 가중 화상을 얻을 수 있다.

본원 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 본 구성을 가지지 않을 경우에 비해 원활히 주파수 특성이 변화되는 대역 가중 화상을 얻을 수 있다.

본원 청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 본 구성을 가지지 않을 경우에 비해 원활히 주파수 특성이 변화되는 대역 가중 화상을 얻을 수 있다.

본원 청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 본원 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 발명의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타낸 구성도.
도 2는 대역 분해부의 동작의 구체예의 설명도.
도 3은 DOG 함수의 일례의 설명도.
도 4는 DOG 함수의 제어 파라미터와 특성의 관계의 일례의 설명도.
도 5는 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 1 구체예의 설명도(제 2 주파수 대역의 경우).
도 6은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 1 구체예의 설명도(제 1 주파수 대역의 경우).
도 7은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 2 구체예의 설명도(제 2 주파수 대역의 경우).
도 8은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 2 구체예의 설명도(제 1 주파수 대역의 경우).
도 9는 주파수와 강조도(强調度)의 관계의 일례의 설명도.
도 10은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 3 구체예의 설명도.
도 11은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부의 동작의 제 3 구체예에 있어서의 화상 강조부의 동작의 일례의 설명도.
도 12는 대역 분해부의 다른 동작의 구체예의 설명도.
도 13은 방위 선택성 DOG 함수의 일례의 설명도.
도 14는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸 구성도.
도 15는 본 발명의 각 실시형태에서 설명한 기능을 컴퓨터 프로그램으로 실현한 경우에 있어서의 컴퓨터 프로그램 및 그 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체와 컴퓨터의 일례의 설명도.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타낸 구성도이다. 도면 중, 11은 대역 분해부, 12는 강도 산출부, 13은 대역 가중 화상 생성부, 14는 화상 강조부이다. 대역 분해부(11)는 주어진 원화상을 미리 정해진 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해한다.

강도 산출부(12)는, 각 화소를 순서대로 처리 대상 화소로 하고 그 처리 대상 화소를 포함하는 미리 정해진 크기의 국소 영역에 대해 주파수 특성을 해석해서, 각 주파수 대역에 있어서의 주파수 성분의 강도를 산출한다.

대역 가중 화상 생성부(13)는 국소 영역에 있어서의 각 주파수 성분의 강도에 따라, 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역을 결정하는 동시에, 국소 영역의 각 화소에 대하여 당해 주파수 대역의 가중값을 할당해서 대역 가중 화상을 생성한다. 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역은, 각 주파수 성분의 강도가 가장 컸던 주파수 대역을 당해 처리 대상 화소가 속하는 것으로 결정하면 된다. 가중값은 당해 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역에 대응하는 강도를 이용하거나, 처리 대상 화소로부터의 거리에 따른 값을 가중값으로서 할당하면 된다. 처리 대상 화소 이외의 화소에 할당된 가중값은, 당해 화소에 그때까지 할당된 가중값과 가산해서 새로운 가중값으로 하면 된다. 이렇게 하여 각 화소의 가중값에 의해, 각 주파수 대역에 대한 대역 가중 화상이 생성된다. 물론, 가산하는 가중값 혹은 생성 처리가 종료된 대역 가중 화상의 각 가중값을 정규화해도 된다.

화상 강조부(14)는, 원화상에 대하여 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 생성된 각 주파수 대역의 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따라, 대응하는 주파수 대역의 강조 처리를 행한다. 또한, 대역 가중 화상을 화상 강조 이외의 용도, 예를 들면 화상 검색을 위한 특징량 등에 이용할 경우에는, 이 화상 강조부(14)를 설치하지 않고 구성해도 된다.

상술한 구성에 대해서 구체예를 이용하면서 더 설명한다. 도 2는 대역 분해부의 동작의 구체예의 설명도이다. 대역 분해부(11)에서는, 원화상을 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해한다. 도 2의 (a)는 원화상을 나타내고 있고, 주파수 대역마다 분해한 주파수 성분 화상을, 이 예에서는 도 2의 (b), (c), (d)에 나타내고 있다. 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해하는 방법으로서는, 웨이브릿(wavelet) 해석이나, DOG(Difference Of two Gaussian) 함수를 이용한 방법 등, 공지의 방법을 사용하면 된다.

도 3은 DOG 함수의 일례의 설명도이다. DOG 함수는 인간의 뇌 내에 있어서의 시각(視覺) 특성의 수학적 모델로서 공지되어 있으며, 예를 들면 도 3에 형상을 2차원적으로 나타낸 함수이다. 이 DOG 함수는 이하의 수식 1로 표현된다.

G_DOG (x, y)=(1/2πσ_e ²) e^te-A·(1/2πσ_i ²)e^ti (수식 1)

te=-(x²+y²)/2σ_e ²

ti=-(x²+y²)/2σ_i ²

여기에서, σ_e, σ_i, A는 제어 파라미터이다. 이들 제어 파라미터를 변경함으로써, 주파수 대역이나 그 주파수 대역에 대한 반응의 세기 등이 제어된다.

도 4는 DOG 함수의 제어 파라미터와 특성의 관계의 일례의 설명도이다. 도 4의 (a)에는, 수식 1의 파라미터(σ_e, σ_i, A)를 제어함으로써 변화하는 주파수 대역을 나타내고 있다. 세로축의 응답이 높을 수록 특정한 주파수 대역으로의 반응이 강한 것을 의미한다. 또한 도 4의 (b)에는, 특정한 주파수 대역에 반응시키기 위한 제어 파라미터의 일례를 나타내고 있으며, 주파수 대역의 번호 란의 값과 도 4의 (a)에 나타낸 번호가 대응하고 있다.

제어 파라미터 중, σ_e가 작을 수록 고주파에의 반응이 강해지고, σ_i는 σ_e보다 큰 값을 설정한다. 이 예에서는 주파수 대역의 번호가 1인 예에서 σ_e가 가장 작고, 그 경우에 가장 고주파수에 피크가 존재하고 있다. 또한, σ_e가 주파수 대역의 번호 1의 σ_e보다 큰 값으로 됨에 따라 피크의 주파수는 저하되고 있다.

또한, 제어 파라미터 A는 정(正)의 가우스와 부(負)의 가우스의 상대적인 세기를 제어하며, A가 0에 가까워질 수록 「블러(blur)」의 필터에 가까워진다. 주파수 대역의 번호 9 내지 12의 예에 있어서 제어 파라미터 A를 변경했을 경우를 나타내고 있고, 각각 도 4의 (a)에 일례를 나타낸 주파수 특성으로 된다.

대역 분해부(11)에서는, 수식 1의 제어 파라미터를 변경한 몇 개의 함수를 필터로 해서 원화상을 필터링 처리한다. 이에 따라, 원화상은 도 2의 (b), (c), (d) 등에 나타낸 주파수 성분 화상으로 분해된다.

또한, 대역 분해를 행하기 위한 주파수 대역의 수는 1이상이면 된다. 특정한 대역으로만 분해해도 되고, 또는 크게 저중(低中) 주파수 대역과 고주파 대역의 2개의 주파수 대역 등으로 분류해도 된다. 물론, 대역 분해의 방법은 DOG 함수에 한정되지 않는 것은 물론이다.

이렇게 하여 대역 분해부(11)에 의해 원화상을 주파수 성분 화상으로 분해하면, 국소 영역마다, 강도 산출부(12)는 각 주파수 대역에 있어서의 주파수 성분의 강도를 산출하고, 대역 가중 화상 생성부(13)는 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역을 결정하며, 당해 주파수 대역의 가중값을 할당해서 대역 가중 화상을 생성한다.

도 5, 도 6은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 1 구체예의 설명도이다. 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)는 원화상을 나타내고 있고, 도 5의 (c), (d) 및 도 6의 (c), (d)는 대역 분해부(11)에 의해 분해된 주파수 성분 화상을 나타내고 있다. 이 구체예에서는, 2개의 주파수 대역으로 분해한 예를 나타내고 있다. 도 5의 (c), 도 6의 (c)에 나타낸 제 1 주파수 성분 화상은, 도 5의 (d), 도 6의 (d)에 나타낸 제 2 주파수 성분 화상보다 저주파수의 대역을, 도 5의 (d), 도 6의 (d)에 나타낸 제 2 주파수 성분 화상은, 도 5의 (c), 도 6의 (c)에 나타낸 제 1 주파수 성분 화상보다 고주파수의 대역을, 각각 분리해서 얻은 것이다.

우선, 어떤 처리 대상 화소에 대해 설정되는 국소 영역의 처리를 설명한다. 원화상의 각각 다른 처리 대상 화소에 대해 설정된 국소 영역을 도 5의 (a), 도 6의 (a)에 백색 테두리에 의해 나타내고 있고, 그 국소 영역의 화상을 확대해서 도 5의 (b), 도 6의 (b)에 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 국소 영역은 다른 영역에 비해 고주파 성분이 많이 포함되어 있는 영역이고, 도 6에 나타낸 국소 영역은 다른 영역에 비해 고주파 성분이 적은 영역이다. 이들 국소 영역에 대응하는 주파수 성분 화상의 영역을 확대해서 도 5의 (e), (f) 및 도 6의 (e), (f)에 나타내고 있다. 도 5의 (e)는 도 5의 (c)에 나타낸 제 1 주파수 성분 화상의 국소 영역을 확대하고, 도 5의 (f)는 도 5의 (d)에 나타낸 제 2 주파수 성분 화상의 국소 영역을 확대해서 나타내고 있다. 또한 도 6의 (e)는 도 6의 (c)에 나타낸 제 1 주파수 성분 화상의 국소 영역을 확대하고, 도 6의 (f)는 도 6의 (d)에 나타낸 제 2 주파수 성분 화상의 국소 영역을 확대해서 나타내고 있다.

임의의 국소 영역을 주파수 대역마다 참조하면, 포착되는 화상이 주파수 대역에 따라 다르다. 예를 들면 도 5의 (e)와 도 5의 (f), 혹은 도 6의 (e)와 도 6의 (f)를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 제 2 주파수 성분 화상보다 낮은 주파수 대역을 분리한 제 1 주파수 성분 화상쪽이 큰 덩어리(aggregate)로서 화상이 포착되고, 제 1 주파수 성분 화상보다 높은 주파수 대역을 분리한 제 2 주파수 성분 화상쪽이 미세한 모양으로서 화상이 포착된다. 그래서, 강도 산출부(12)에 의해 주파수 성분의 강도를 산출하여, 국소 영역의 화상이 어떤 경향에 있는 것인지를 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 판단하기 위한 재료로 한다.

강도의 산출 방법으로서, 예를 들면 각 주파수 성분 화상에 있어서의 국소 영역 내의 값의 최대값을 각각 대표값으로 하면 된다. 상술한 바와 같이, 예를 들면 각 주파수 성분 화상은 필터링 처리에 의해 얻어지고 있는 경우, 각 주파수 성분 화상의 각 화소는 당해 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 있어서의 반응값으로 되어 있고, 이 반응값의 최대값을 당해 국소 영역의 대표값으로 한다. 반응값의 평균값을 대표값으로 해도 되지만, 이 경우에는 주파수 대역이 커짐에 따라 반응값이 점재(点在)해서 평균값에 반영되지 않게 될 경우가 있다.

대역 가중 화상 생성부(13)는, 강도 산출부(12)에 의해 산출된 각 주파수 대역에 있어서의 강도를 나타내는 대표값 중 가장 큰 대표값을 선택하고, 그 대표값에 대응하는 주파수 대역에 당해 국소 영역이 속하는 것으로서 판단한다. 그리고, 국소 영역이 속하는 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상에 가중값을 할당한다. 가중값은, 처리 대상 화소로부터의 거리에 따른 값을 가중값으로서 할당하면 되고, 예를 들면 국소 영역의 중심 위치에 있는 처리 대상 화소가 최대(대표값)로 되는 가우스 분포에 따라 가중값을 할당하면 된다. 또한, 최대로 되는 가중값은 대표값으로 하는 것 외에, 대표값을 1 등의 값으로 정규화해도 된다. 다른 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상에는 가중값을 할당하지 않는다. 가중값이 할당된 대역 가중 화상의 화소에서는, 그때까지 할당되어 있는 가중값에 새롭게 할당된 가중값을 가산해서, 당해를 그 새로운 가중값으로 한다. 또한, 대역 가중 화상은 각 화소의 가중값을 0으로 초기화해 두는 것으로 한다.

예를 들면 도 5에 나타낸 예에 있어서의 국소 영역은 다른 영역에 비해 고주파 성분이 많이 포함되어 있는 영역이다. 그 때문에, 강도 산출부(12)에 의해 산출되는 강도는, 제 1 주파수 성분 화상으로부터 얻은 강도보다 제 2 주파수 성분 화상으로부터 얻은 강도쪽이 큰 값으로 된다. 따라서, 대역 가중 화상 생성부(13)는 당해 국소 영역은 제 2 주파수 성분 화상에 대응하는 주파수 대역에 속하는 것으로 판단한다. 그리고, 도 5의 (g)에 나타낸 가우스 분포에 따라, 대응하는 대역 가중 화상(도 5의 (h))의 국소 영역 내의 각 화소에 가중값을 할당하여 가산한다. 국소 영역 중의 각 화소의 가중값은, 예를 들면 가우스 분포에 따른 당해 화소의 위치에 있어서의 무게와, 대표값 또는 당해 화소에 있어서의 당해 주파수 대역에서의 강도를 승산해서 구하면 된다. 또한, 국소 영역이 속하지 않는 제 1 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상에 대해서는 가중값을 할당하지 않는다.

한편, 예를 들면 도 6에 나타낸 예에 있어서의 국소 영역은, 다른 영역에 비해 저주파 성분이 많이 포함되어 있는 영역이다. 그 때문에, 강도 산출부(12)에 의해 산출되는 강도는, 제 2 주파수 성분 화상으로부터 얻은 강도보다 제 1 주파수 성분 화상으로부터 얻은 강도쪽이 큰 값으로 된다. 따라서, 대역 가중 화상 생성부(13)는 당해 국소 영역은 제 1 주파수 성분 화상에 대응하는 주파수 대역에 속하는 것으로 판단한다. 그리고, 도 6의 (g)에 나타낸 가우스 분포에 따라, 대응하는 대역 가중 화상(도 6의 (h))의 국소 영역 내의 각 화소에 가중값을 할당하여 가산한다. 국소 영역 중의 각 화소의 가중값은, 예를 들면 가우스 분포에 따른 당해 화소의 위치에 있어서의 무게와, 대표값 또는 당해 화소에 있어서의 당해 주파수 대역에서의 강도를 승산해서 구하면 된다. 또한, 국소 영역이 속하지 않는 제 2 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상에 대해서는 가중값을 할당하지 않는다.

강도 산출부(12)와 대역 가중 화상 생성부(13)에서는, 상술한 처리를, 화상(원화상 혹은 주파수 성분 화상)의 각 화소를 순서대로 처리 대상 화소로 하고, 그 처리 대상 화소를 포함하는 미리 정해진 크기의 국소 영역에 대해 행한다. 처리 대상 화소로 해야 할 화소가 없어질 때까지 행하여, 그때까지 할당된 가중값에 의해 각각의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상이 생성되게 된다. 생성된 제 1 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상의 일례를 도 5의 (h)에, 또한 제 2 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상의 일례를 도 6의 (h)에 각각 나타내고 있다. 또한, 화소를 순서대로 처리 대상 화소로 하는 것 외에, 여러 화소 건너뛰어 처리 대상 화소로 하거나, 화상을 국소 영역의 크기로 블록 분할해서 처리를 행해도 된다.

상술한 예에서는 가중값을 할당할 때에 가우스 분포에 따라 행하는 예를 나타냈다. 국소 영역의 각 화소에 가중값을 할당하는 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 7, 도 8은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 2 구체예의 설명도이다. 도 5의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)는 도 7의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)에 대응하고, 도 6의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)는 도 8의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)에 대응하고 있다. 이 예에서는, 도 7의 (g), 도 8의 (g)에 나타낸 바와 같이 국소 영역의 각 화소에 대표값 혹은 최대값을 가중값으로 해서 할당하는 예를 나타내고 있다.

예를 들면 도 7에 나타낸 예에서는, 국소 영역이 속한다고 판정된 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상(도 7의 (h))의 국소 영역 내의 각 화소에, 예를 들면 대표값을 가중값으로서 할당하고, 그때까지의 가중값에 가산한다. 혹은, 국소 영역 내의 무게를 1로 해서 각 화소에 있어서의 당해 주파수 대역에서의 강도를 가중값으로서 할당, 가산해도 된다. 또한, 국소 영역이 속하지 않는 제 1 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상에 대해서는 가중값을 할당하지 않는다.

또한, 도 8에 나타낸 예에서는, 국소 영역이 속한다고 판정된 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상(도 8의 (h))의 국소 영역 내의 각 화소에, 예를 들면 대표값을 가중값으로서 할당하고, 그때까지의 가중값에 가산한다. 또한, 국소 영역이 속하지 않는 제 2 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상에 대해서는 가중값을 할당하지 않는다.

강도 산출부(12)와 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 상술한 처리를 화상(원화상 혹은 주파수 성분 화상)의 각 화소를 순서대로 처리 대상 화소로 해서, 그 처리 대상 화소를 포함하는 미리 정해진 크기의 국소 영역에 대해 행한다. 이 경우도, 화소를 순서대로 처리 대상 화소로 하는 것 외에, 여러 화소 건너뛰어 처리 대상 화소로 하거나, 화상을 국소 영역의 크기로 블록 분할해서 처리를 행해도 된다. 처리 대상 화소로 해야 할 화소가 없어질 때까지 행하여, 그때까지 할당된 가중치에 의해 각각의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상이 생성되게 된다. 생성된 제 1 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상의 일례를 도 7의 (h)에, 또한 제 2 주파수 성분 화상의 주파수 대역에 대응하는 대역 가중 화상의 일례를 도 8의 (h)에 각각 나타내고 있다. 또한, 이렇게 해서 얻어진 대역 가중 화상에 대하여, 예를 들면 가우스 함수 등의 블러 처리를 실시해도 된다. 또한, 대역 가중 화상의 각 가중값이 미리 정해져 있는 범위 내로 되도록 정규화의 처리를 행해도 된다.

이렇게 하여 생성된 각 주파수 대역의 대역 가중 화상을 이용하여, 화상 강조부(14)는 원화상에 대하여 각각 강조 처리를 행하고 합성한다. 도 9는 주파수와 강조도의 관계의 일례의 설명도이다. 화상 강조부(14)는, 예를 들면 도 9에 나타낸 강조 특성을 가지는 강조 필터나 톤 커브(tone curve)를 설계해 두고, 각각 대응하는 대역 가중 화상의 가중값에 따른 강조 처리를 행하면 된다.

도 9에 있어서, 강조도는 (강조 화상의 화소값/원화상의 화소값)이며, 강조 처리를 행하지 않으면 강조 화상의 화소=원화상의 화소로 되므로, 강조도는 1이다. 톤 커브로 화상 전체를 보정하면, 주파수가 0인 경우의 응답이 변화되므로, 주파수가 0인 경우의 강조도는 1 이외의 값으로 될 경우가 있다. 또한, 언샤프 마스킹이나 DOG 함수에 의한 주파수 강조를 행함으로써, 주파수가 0 이외의 대역이 강조된다. 예를 들면 「고주파 강조」로 해서 나타낸 곡선에서는, 주파수가 높아짐에 따라 강도도를 크게 하고 있다. 또한 「저-중주파 강조」로 해서 나타낸 곡선에서는, 어떤 주파수 대역까지는 강조도를 크게 하고, 그보다 높은 주파수에서는 서서히 강조도를 작게 하고 있다.

또한, 도 9에 나타낸 「톤 커브 및 저-고주파수 강조」로 해서 나타낸 곡선과 동일하게, 톤 커브와 주파수 강조 처리를 행할 경우에는, 이하의 수식 2 등에 의해 실시하면 된다.

P_ij=p_ij+α(p_ij-p_ij ^Low )+βd_ij (수식 2)

여기에서, ij는 화소의 위치, P_ij는 강조 화상의 화소값, p_ij는 원화상의 화소값, p_ij ^Low는 원화상을 블러 처리한 화상, α는 주파수 성분의 강조 정도를 제어하는 계수, d_ij는 톤 커브에 의한 화소의 변화분, β는 톤 커브의 강조 정도를 제어하는 계수이다.

예를 들면 제 1 주파수 성분 화상으로 분리한 주파수 대역에 관해서는 「저-중주파 강조」로 해서 곡선으로 나타낸 특성에 따라, 대응하는 대역 가중 화상의 가중값에 따른 강조 처리를 원화상에 대해 행한다. 또한, 예를 들면 제 2 주파수 성분 화상으로 분리한 주파수 대역에 관해서는 「고주파 강조」로 해서 곡선으로 나타낸 특성에 따라, 대응하는 대역 가중 화상의 가중값에 따른 강조 처리를 원화상에 대하여 행한다. 강조 처리를 실시한 2개의 화상을 합성함으로써, 주파수 대역에 따른 강조 처리가 실시된 화상이 얻어진다. 얻어진 화상에서는, 각각의 주파수 대역에 대응한 강조 처리를 행하는 영역의 경계가 가중값의 할당 처리에 의해 블러 처리되고, 연속적으로 각 주파수 대역에 따른 강조 처리가 실시되게 된다.

도 10은 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부에 있어서의 동작의 제 3 구체예의 설명도이다. 상술한 예에서는, 대역 분해부(11)에 의해 2개의 주파수 대역으로 분해한 예를 이용하여 설명했지만, 이 예에서는 대역 분해부(11)에 의해 분해하는 주파수 대역의 수를 N개로 하고, 설명의 편의상, 제 1 주파수 성분 화상(도 10의 (b)), 제 M 주파수 성분 화상(1<M<N)(도 10의 (c)), 제 N 주파수 성분 화상(도 10의 (d))에 대해서 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (a)는 원화상이다.

강도 산출부(12)는, 임의의 처리 대상 화소를 포함하는 국소 영역에 대해 각 주파수 대역에 있어서의 강도를 산출한다. 대역 가중 화상 생성부(13)에서는, 강도 산출부(12)에 의해 산출된 강도의 값과 함께, 각각의 주파수 대역에 있어서의 강도의 최대값을 구하고, 가장 큰 강도의 값을 나타낸 주파수 대역에 당해 국소 영역이 속하는 것으로 판단한다. 도 10에 나타낸 예에서는, 제 M 주파수 성분 화상으로부터 얻은 강도가 가장 컸던 것으로 해서, 이 제 M 주파수 대역에 당해 국소 영역이 속하는 것으로 하고 있다. 그리고, 대역 가중 화상 생성부(13)는 제 M 대역 가중 화상의 대응하는 국소 영역에 대하여 가중값을 할당한다. 예를 들면 도 10에 나타낸 예에서는, 제 M 대역 가중 화상의 대응하는 국소 영역에 대하여 가우스 분포에 따라 가중값을 할당하고, 그때까지의 가중값과 가산한 값을 유지시킨다. 물론, 가중값의 할당은 가우스 분포에 한하지 않고, 상술한 예를 포함하여, 다양한 방법에 의해 행하면 된다. 제 M 대역 가중 화상 이외의 대역 가중 화상에 대해서는 가중값을 할당하지 않고, 혹은 가중값 0을 가산하면 된다.

이러한 처리를, 처리 대상 화소를 변경하면서 행함으로써, 예를 들면 제 1 주파수 대역에 관해서는 도 10의 (e)에 나타낸 제 1 대역 가중 화상이, 제 M 주파수 대역에 관해서는 도 10의 (f)에 나타낸 제 M 대역 가중 화상이, 제 N 주파수 대역에 관해서는 도 10의 (g)에 나타낸 제 N 대역 가중 화상이, 각각 얻어진다. 여기에서는, 0 이외의 가중값이 부여된 영역을 도시해 두며, 가중값에 대해서는 나타내고 있지 않다.

화상 강조부(14)에서는, 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 생성된 N개의 대역 가중 화상을 이용하여, 각각의 주파수 대역과 가중값에 따른 화상 강조 처리를 행한다. 도 11은, 강도 산출부 및 대역 가중 화상 생성부의 동작의 제 3 구체예에 있어서의 화상 강조부의 동작의 일례의 설명도이다. 도 11의 (a)에는 원화상을, 도 11의 (b), (c), (d)에는 도 10의 (e), (f), (g)에서 나타낸 대역 가중 화상을 각각 나타내고 있다. 예를 들면 제 1 주파수 대역에 대해서는, 도 11의 (b)에 나타낸 제 1 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따른 강조 처리를 행한다. 또한, 예를 들면 제 M 주파수 대역에 대해서는, 도 11의 (c)에 나타낸 제 M 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따른 강조 처리를 행한다. 또한, 예를 들면 제 N 주파수 대역에 대해서는, 도 11의 (d)에 나타낸 제 N 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따른 강조 처리를 행한다. 이렇게 하여, 원화상에 대하여 각각의 주파수 성분에 따른 강조 처리가 행해지고, 이들 강조 처리된 화상을 합성함으로써, 도 11의 (e)에 나타낸 강조 화상이 얻어지게 된다. 또한, 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 국소 영역에 대하여 가중값을 할당하고 있기 때문에, 어떤 화소에 대해서 복수의 대역 가중 화상에 0 이외의 가중값이 존재하고, 복수의 주파수 대역에서의 강조 처리가 행해질 경우가 있다. 이에 따라, 주파수 특성이 다른 영역간에서의 연속성이 확보되게 된다.

또한, 각각의 주파수 대역에 있어서의 강조 처리는, 각각 다른 방법, 예를 들면 다른 강조 필터를 이용해도 되고, 공통의 강조 필터로 계수를 각각의 주파수 대역에 따라 변경해도 된다. 예를 들면, 도 9에서 설명한 강조 특성을 가지는 필터나 톤 커브를, 각 주파수 대역에 따라 설계해 두고, 각 주파수 대역과 강도에 알맞는 것을 선택해서, 가중값에 따라 강조 처리를 행하면 된다. 도 9의 설명에서 나타낸 수식 2를 이용할 경우, 낮은 주파수만큼 p_ij ^Low에 의해 표현되는 블러 화상의 블러 정도를 크게 해서 강조 처리를 행하면 된다. 반대로 높은 주파수만큼 원화상으로부터 적게 블러 처리되면 되어, p_ij ^Low에 의해 표현되는 블러 정도를 작게 하면 된다. 또한, d_ij에 의해 나타나는 톤 커브에 의한 보정량은, 전체의 화소에 대하여 실시해도 되고, 또는 주파수 대역에 따라 β를 제어해도 된다.

도 12는 대역 분해부의 다른 동작의 구체예의 설명도, 도 13은 방위 선택성 DOG 함수의 일례의 설명도이다. 지금까지의 설명에서는, 방향을 가미하지 않고 대역 분해부(11)에 의해 각 주파수 대역으로의 분해를 행하는 것으로 하고 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 방향을 가미한 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해해도 된다.

방향을 가미한 분해에는, 예를 들면 방위 선택성을 가지는 DOG 함수를 이용하면 된다. 방위 선택성을 가지는 DOG 함수의 일례를 도 13에 나타내고 있다. 이 함수는,

H(x, y)= {F(x, e)-F(x, i)}·F(y) (수식 3)

F(x, e)=(1/√(2π)σ_{x, e})·e^txe

txe=x²/2σ_x, _e ²

F(x, i)=(1/√(2π)σ_{x, i})·e^txi

txi=x²/2σ_x, _i ²

F(y)=(1/√(2π)σ_y)·e^ty

ty=y²/2σ_y ²

으로 표현된다. 여기에서, σ_{x, e}는 휘도 성분에 대한 반응의 흥분성의 분산을, σ_{x, i}는 반응의 억제성의 분산을, σ_y는 특정 방위로의 분산을 나타내고, 추출되는 방위 성분의 블러 정도를 결정하는 파라미터이다.

수식 3에 회전각(φ)을 지정하여 방위 선택성을 가지게 해서, Hφ(x, y)를

Hφ(x, y)=H(x·cosφ-y·sinφ, x·sinφ+y·cosφ) (수식 4)

로 함으로써, 도 13의 (a)에서 나타낸 특정한 방위에 반응하는 필터로 된다. 이 수식 4에서 나타낸 필터를 이용함으로써, 특정한 대역, 또한 특정한 방위에 반응하는 주파수 성분 화상이 생성된다. 예를 들면, 0도, 45도, 90도, 135도의 4방위의 필터는 도 13의 (b), (c), (d), (e)에 나타낸 것으로 된다. 또한, 도 12의 (a)에 나타낸 원화상을, 특정한 주파수 대역 또한 4방위로 분해한 주파수 성분 화상의 일례를, 도 12의 (b), (c), (d), (e)에 나타내고 있다.

물론, 이러한 방위 선택성 DOG 함수에 한하지 않고, 방향을 가미한 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해하는 다양한 방법을 사용해도 되는 것은 물론이다.

강도 산출부(12) 이후의 처리는 상술한 바와 동일하게 행하면 된다. 이 경우, 방향을 가미한 주파수 성분 화상을 사용하기 때문에, 점 등의 잡음 성분이 강조되지 않게 된다. 또한, 화상 강조부(14)에 의해 강조 처리를 행할 때에, 어떤 방향에 대해서 다른 방향보다 강조의 정도를 강하게, 혹은 약하게 하여 강조 처리를 행해도 된다.

도 14는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸 구성도이다. 이 제 2 실시형태에서는, 화상 강조부(14)에 있어서의 화상 강조 처리에서 주파수 성분 화상을 사용하는 점에서 제 1 실시형태와 다르다.

화상 강조부(14)는, 원화상에 대하여, 대역 가중 화상 생성부(13)에 의해 생성된 각 주파수 대역의 대역 가중 화상에 있어서의 가중값과 함께, 대역 분해부(11)에 의해 각각의 주파수 대역으로 분해한 주파수 성분 화상에 따라, 각 주파수 대역의 강조 처리를 행한다.

주파수 성분 화상을 이용한 강조 처리로서, 예를 들면 주파수 성분 화상의 화소값(s_ij)에 대하여 계수 k를 승산하고, 원화상의 화소값(p_ij)에 대하여

P_ij=p_ij+ks_ij (수식 5)

에 의하여 강조 화상의 화소값 P_ij를 산출하면 된다. 이 수식 5에 있어서의 ks_ij를 상술한 수식 2에 더함으로써, 각 주파수 대역에 있어서의 특징(주파수 특성)이 강해지게 된다.

상술한 수식 5에 있어서의 계수 k의 값은, 주파수 성분 화상마다 바뀌어도 된다. 예를 들면, 어떤 주파수 대역의 주파수 성분이 다른 주파수 대역의 주파수 성분보다 많이 포함되는 화상이면, 당해 주파수 대역의 주파수 성분 화상에 대해서는, k를 크게 설정하면 된다. 그 반대로, 어떤 주파수 대역의 주파수 성분이 다른 주파수 대역의 주파수 성분보다 강조될 경우에는 k를 작게 설정하면 된다.

또한, 사용하는 주파수 성분 화상으로서, 도 12에서 나타낸 수식 4를 이용해서 얻은 각 방향의 주파수 성분 화상을 이용해도 된다. 이 경우, 방향성을 가지지 않는 점 등의 잡음을 강조하지 않게 된다.

도 15는 본 발명의 각 실시형태에서 설명한 기능을 컴퓨터 프로그램에 의해 실현한 경우에 있어서의 컴퓨터 프로그램 및 그 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체와 컴퓨터의 일례의 설명도이다. 도면 중, 21은 프로그램, 22는 컴퓨터, 31은 광 자기 디스크, 32는 광 디스크, 33은 자기 디스크, 34는 메모리, 41은 CPU, 42는 내부 메모리, 43은 판독부, 44는 하드디스크, 45는 인터페이스, 46은 통신부이다.

상술한 본 발명의 각 실시형태에서 설명한 각 부의 기능의 전부 또는 부분적으로, 컴퓨터에 의해 실행 가능한 프로그램(21)에 의해 실현해도 된다. 그 경우, 그 프로그램(21) 및 그 프로그램이 이용하는 데이터 등은, 컴퓨터가 판독 가능한 기억 매체에 기억시켜 두면 된다. 기억 매체란, 컴퓨터의 하드웨어 자원에 구비되어 있는 판독부(43)에 대하여, 프로그램의 기술(記述) 내용에 따라, 자기, 광, 전기 등의 에너지의 변화 상태를 일으키고, 거기에 대응하는 신호의 형식으로, 판독부(43)에 프로그램의 기술 내용을 전달하는 것이다. 예를 들면, 광 자기 디스크(31), 광 디스크(32)(CD나 DVD 등을 포함), 자기 디스크(33), 메모리(34)(IC 카드, 메모리 카드 등을 포함) 등이다. 물론 이들 기억 매체는 가반형(可搬型)에 한정되는 것은 아니다.

이들 기억 매체에 프로그램(21)을 저장해 두고, 예를 들면 컴퓨터(22)의 판독부(43) 혹은 인터페이스(45)에 이들 기억 매체를 장착함으로써, 컴퓨터로부터 프로그램(21)을 판독하고, 내부 메모리(42) 또는 하드디스크(44)에 기억하고, CPU(41)에 의해 프로그램(21)을 실행함으로써, 상술한 본 발명의 각 실시형태에서 설명한 기능이 전부 또는 부분적으로 실현된다. 혹은, 통신로를 통해 프로그램(21)을 컴퓨터(22)에 전송하고, 컴퓨터(22)에서는 통신부(46)에 의해 프로그램(21)을 수신해서 내부 메모리(42) 또는 하드디스크(44)에 기억하고, CPU(41)에 의해 프로그램(21)을 실행하는 것에 의해 실현해도 된다.

컴퓨터(22)에는, 이 외의 인터페이스(45)를 통해 다양한 장치와 접속해도 된다. 예를 들면 정보를 표시하는 표시 수단이나 이용자로부터의 정보를 접수하는 접수 수단 등도 접속되어 있어도 된다. 또한, 예를 들면 출력 장치로서의 화상 형성 장치가 인터페이스(45)를 통해 접속되어, 강조 처리가 실시된 화상을 화상 형성 장치에 의해 형성하는 구성으로 해도 된다. 또한, 각 구성이 한 대의 컴퓨터에 있어서 동작할 필요는 없고, 각 처리에 따라 다른 컴퓨터에 의해 처리가 실행되어도 된다.

11…대역 분해부 12…강도 산출부
13…대역 가중 화상 생성부 14…화상 강조부
21…프로그램 22…컴퓨터
31…광 자기 디스크 32…광 디스크
33…자기 디스크 34…메모리
41…CPU 42…내부 메모리
43…판독부 44…하드디스크
45…인터페이스 46…통신부

Claims

주어진 원(原)화상을 미리 정해진 주파수 대역마다의 주파수 성분 화상으로 분해하는 대역 분해 수단과, 각 화소를 처리 대상 화소로 해서 그 처리 대상 화소를 포함하는 미리 정해진 크기의 국소 영역에 대해 각 주파수 대역에 있어서의 주파수 성분의 강도를 산출하는 강도 산출 수단과, 상기 국소 영역에 있어서의 각 주파수 성분의 강도에 따라 상기 처리 대상 화소가 속하는 주파수 대역을 결정하는 동시에 상기 국소 영역의 각 화소에 대하여 당해 주파수 대역의 가중값을 할당해서 대역 가중 화상을 생성하는 대역 가중 화상 생성 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원화상에 대하여 상기 대역 가중 화상 생성 수단에 의해 생성된 각 주파수 대역의 대역 가중 화상에 있어서의 가중값에 따라 대응하는 주파수 대역의 강조 처리를 행하는 강조 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 대역 분해 수단은 주파수 대역과 함께 방위마다 분해하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대역 가중 화상 생성 수단은 상기 처리 대상 화소로부터의 거리에 따른 상기 가중값을 할당하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대역 가중 화상 생성 수단은, 상기 국소 영역의 각 화소에 대하여 할당된 당해 주파수 대역의 가중값을, 각 화소에 그때까지 할당된 가중값과 가산해서 상기 대역 가중 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
컴퓨터에, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 화상 처리 장치의 기능을 실행시키는 것인 것을 특징으로 하는 화상 처리 프로그램.