JP3128090B2

JP3128090B2 - オリジナルイメージの修正方法

Info

Publication number: JP3128090B2
Application number: JP04099959A
Authority: JP
Inventors: ジェイムズ・イー・ボウルマン
Original assignee: ゼロックスコーポレーション
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: US5218350A; JPH05165952A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、一般に、エッジの変化を和らげ
るおおい焼きの写真プロセスに見習ったイメージ処理方
法に関するものである。

【０００２】〔発明の背景〕イメージ処理方法は、ユー
ザにとってなじみのあるさまざまな能力を提供するた
め、標準的な写真複製に見習おうとするものである。こ
うした例の１つが、ディジタル・イメージから校正刷り
を作製するための構成を示す、レームベック（Lehmbec
k）らに対する米国特許第４，９４１，０５７号に開示
されているが、この場合、校正刷りにおけるイメージの
各複写毎に、異なるフィルタまたはスクリーンが使用さ
れることになる。写真との類似性は、電子的に得られ
る、または、発生するイメージの電子的イメージ処理を
利用する多くの個人にとって有用である。

【０００３】望ましい写真プロセスの１つは、「おおい
焼き」である。おおい焼きのプロセスでは、写真現像者
が、焼き付け段階において、引き延ばし器とイメージを
焼き付けるべき印画紙の間に明るさを変えようとする領
域に相当するサイズのカット・アウトを挿入することに
よって、イメージ内の領域の局所的明るさを変化させ
る。このカット・アウトは、露光時に照射すべきイメー
ジ領域の上方のワイヤ（ドッジャまたはおおい焼きステ
ィックと呼ばれる）に取り付けられる。写真印画紙は、
均一なコピーの形成に必要な現像時間全体にわたってイ
メージに対して露出されない（カット・アウトによって
遮られる）ので、該特定領域は、明るさのレベルが異な
ることになる。問題になる領域のまわりでカット・アウ
トを少し移動させることによって、エッジにおける露光
がブレンドされ、あるいは、和らげられる。もちろん、
カット・アウトは、局所領域をカバーすることもできる
し、局所領域を除くイメージ全体をカバーすることも可
能である。電子イメージ構成の場合、おおい焼きによっ
て、望ましい効果をあげることになる。

【０００４】ラッシャー（Lasher）らに対する米国特許
第４，４８６，７８５号には、ピクセル当たり１データ
・ビットの密度で記憶された表示イメージの質を高める
ための技法が教示されている。とりわけ、ラッシャー
（Lasher）の特許には、イメージの表示前に、グレイ・
スケールのピクセルを選択的に導入することによって、
イメージの段状エッジの視覚的影響を緩和する方法が示
されている。ベイヤーズ・ジュニア（Beyers,Jr.）に対
する米国特許第３，９８４，８２８号には、字体と異な
る色または明るさの輪郭を備えた、テレビジョン・チャ
ネル番号の表示用英数文字の利用について開示がある。
バロン（Baron ）らに対する米国特許第３，７８１，８
４９号、モー・ジュニア（Mau, Jr.）らに対する米国特
許第３，８６８，６７３号、クーディルカ（Kudirka)に
対する米国特許第４，４０８，１９８号には、全て、文
字形成に関するエッジ情報に基づいて機能するビデオ文
字発生器が示されている。ポストル（Postl)に対する米
国特許第４，４９５，４９１号及びレイク・ジュニア
（Lake,Jr.）らに対する米国特許第４，６９８，６６６
号には、両方とも、ディスプレイ・スクリーンにおける
ある領域にハイライトを施す方法が示されている。

【０００５】〔発明の概要〕本発明の目的は、ディスプ
レイ・スクリーンにおける電子イメージの一部について
イメージの外観を変化させ、隣接領域に対するエッジの
変化を和らげるための方法を提供することにある。

【０００６】本発明の態様の１つによれば、イメージの
外観特性は、２つのデータ・セット、すなわち、イメー
ジに関する第一の標準データ・セット、及び、おおい焼
きを施すべき領域に関する第２のデータ・セットによっ
て定義することが可能である。原イメージにおける特定
のピクセルの外観は、イメージ・データの第１のビッ
ト、すなわち、制御面によって決まり、その状態によっ
て、ピクセルの外観が第１のデータ・セットと第２のデ
ータ・セットのどちらかによって決まったことが表示さ
れる。おおい焼きを施した領域のエッジにおける一方の
データ・セットからもう一方のデータへのイメージの移
り変わりを和らげるため、エッジの隣接領域に作用する
制御面値にフィルタ関数を適用することによって、エッ
ジの隣接領域に制御面値を分散させる。次に、フィルタ
リングを施した値に対してエラー拡散またはディザリン
グが行われると、規定値に対するフィルタ関数によって
発生する中間値が量子化され、エッジが第１のデータ・
セットから第２のデータ・セットへと徐々に変化するよ
うな錯覚を生じることになり、この結果、イメージ・デ
ータの単一の制御ビットだけしか用いずにエッジ効果が
和らげられるということになる。

【０００７】本発明のもう１つの態様によれば、可能性
のあるイメージ処理表示装置の１つにおいて、イメージ
内の各ピクセルは、ルック・アップ・テーブルに記憶さ
れたデータ・セットの特性値によって規定される。該表
示装置は、第１のルック・アップ・テーブルによって定
義の第１の標準データ・セットと、第２のルック・アッ
プ・テーブルによって定義の第２の修正データ・セット
を含む、少なくとも２つの表示特性値のデータ・セット
に適応することができる。各ルック・アップ・テーブル
は、各ピクセルを表すことが可能ないくつかの外観特性
を定義している。ピクセルは、各レベルがグレイ・レベ
ルを表す黒及び白とすることもできるし、あるいは、各
レベルが、独特な輝度とクロミナンスの組み合わせを表
す色つきとすることもできる。第１のルック・アップ・
テーブルは、Ｎビットの深さを備えた値によってインデ
ックスが付けられた、一連の可能性のあるピクセルの外
観を規定するものであり、インデックスの制御面は、空
すなわち「０」に等しい。第２のルック・アップ・テー
ブルも、Ｎビットの深さを備えた値によってインデック
スが付けられた、一連の可能性のあるピクセルの外観を
規定するものであるが、インデックスの制御面は、充填
されている、すなわち、「１」に等しい。第２のルック
・アップ・テーブル、及び、ディスプレイ上においてピ
クセルが呈することの可能な、インデックスのついたピ
クセル外観レベル・セットは、以前は第１のルック・ア
ップ・テーブルに規定されたピクセルであった領域のイ
メージに対して、電子的おおい焼きプロセスによって施
される修正を表している。従って、２つのテーブル間に
おける値セットの区別は、イメージ外観特性によってだ
けでなく、ルック・アップ・テーブルにおいてピクセル
を規定するレベル値が制御面に存在するかということに
よっても行うことが可能である。従って、ピクセル領域
が選択され、該領域内において、制御面が充填されてい
るとすれば、該ピクセルには、選択されなかったピクセ
ルとはレベルの異なる明るさの値セットによってインデ
ックスが付けられる。おおい焼きを施される領域のエッ
ジにおける１つのデータ・セットからもう１つのデータ
・セットへのイメージの変化を和らげるため、イメージ
値の制御面に作用し、エッジの隣接領域における値だけ
に影響を及ぼすフィルタ関数が、用いられる。このフィ
ルタ関数の働きによって、制御面値に関する非規定値の
分散が生じる。次に、フィルタリングを施した値に対し
てエラー拡散またはディザリングが行われると、制御面
の値が規定値に変わり、エッジが第１のデータ・セット
から第２のデータ・セットへと徐々に変化するような錯
覚を生じることになり、この結果、イメージ・データの
単一の制御ビットだけしか用いずにエッジ効果が和らげ
られるということになる。

【０００８】図１は、原イメージからの短縮カラー・セ
ットの作成、及び、後続の色変化に関するステップ・バ
イ・ステップ式フロー・チャートを示す図である。

【０００９】図２は、単一ディスプレイに標準カラー・
セットと修正カラー・セットを表示可能な８ビット・シ
ステムにおけるカラー・セットのメモリ・マッピングを
示す図である。

【００１０】図３は、解説の発明に関連して利用可能な
ユーザ・インターフェイスを示す図である。

【００１１】図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ変化の和
らげられなかったエッジとエッジ変化の和らげられた同
じエッジとの拡大比較図である。

【００１２】図５Ａは、イメージ・データにおける制御
ビット位置の一例を示す図である。

【００１３】図５Ｂは、制御ビットによって機能するエ
ッジ緩和システムのブロック図である。

【００１４】高品質、高密度のＣＲＴディスプレイが、
赤、緑、及び、青の成分によってカラー・イメージを再
生する。元々いくつかの既知のプロセスに従って生じた
カラー・イメージの各ピクセルは、２４ビット値で定義
することが可能であり、それぞれ、８ビット値（０〜
７）で表される、一般に、赤、緑、及び、青の３色に分
解される。従って、こうしたディスプレイにおける使用
に利用し得るカラー・セットまたはパレットは、約１，
６００万色を備えている。解説の実施例の場合、イメー
ジの色修正には、ＵＮＩＸオペレーティング・システム
によって８ビットの深さのグラフィック処理を行うＳｕ
ｎワークステーションが、用いられる。Ｓｕｎワークス
テーションは、カリフォルニア州サニーベイルにあるサ
ン・マイクロシステムズ社(Sun Microsystems, Inc.)の
製品である。解説の発明の開発に用いられたワークステ
ーションは、マルチ・タスク操作が行えるパーソナルコ
ンピュータであることを特徴とする。ワークステーショ
ンにおけるユーザ・データの入力は、通常、キー・ボー
ド及びマウスによって行われる。もちろん、こうした機
構が必要というわけではなく、他のプロセッサ及びデー
タ入力装置でも可能である。用いられたグラフィックス
・ディスプレイは、標準的なサン・マイクロシステムズ
社製の１１５２×９００の、８ビットの深さのディスプ
レイである。解説の本発明を実現するプログラムは、
「Ｃ］言語で作成された。さらに後述するユーザ・イン
ターフェイスは、マサチューセッツ州ケンブリッジのマ
サチューセッツ工科大学(Massachusetts Institute of
Technology) によるソフトウエア、Ｘ−Ｗｉｎｄｏｗｉ
ｎｇＳｙｓｔｅｍｓを用いて作成された。同様のユー
ザ・インターフェイス開発環境に、サン・マイクロシス
テムズ社によるソフトウエア、ＳｕｎＸ−Ｎｅｗｓが
ある。もちろん、他のグラフィック・ディスプレイ・シ
ステム及び他のソフトウエアを利用して、本発明を生み
出すのに利用されたのと同じ効果を挙げることも可能で
ある。本発明の実施に適したもう１つの装置として、カ
リフォルニア州クーパティーノにあるアップル社（Appl
e Corporation)で製造されたマッキントッシュ・ファミ
リーの製品の１つが考えられる。

【００１５】最初のステップ１０において、１９９０年
５月２日にジェームズ・イー・ボウルマン(James E. Bo
llman)らによって提出された、“単純符号化画像を用い
たカラー編集(Color Editing With Simple Encoded Ima
ges)”と題する米国特許出願第０７／５１７，８９５号
に解説の方法に従って、当初２４ビットの情報で定義さ
れたカラー・イメージに短縮(reduced) カラー・セット
で処理が加えられる。解説の実施例の場合、元々２４ビ
ット・カラーで定義のイメージが、それぞれ、８ビット
のルック・アップ・テーブルにおいてインデックスが付
けられている、２７〜１２８の間の所定の数の色（カラ
ー・セット）に短縮されるので、各ピクセルは、ルック
・アップ・テーブルの色に対するインデックスポインタ
で識別される色になる。各色は、比較的少数の赤、緑、
及び、青の値（例えば、９６色のカラー・セットに対し
て４レベルの赤、８レベルの緑、及び、３レベルの青）
から選択されたトリプレットを構成し、ステップ２０に
おいて表示される。次に、これらの値は、ステップ３０
において、既知のクロミナンス／輝度変換によって、ク
ロミナンス／輝度スペースに変換される。さらに、カラ
ー・セットに実回転方程式を適用するだけで、輝度／ク
ロミナンス・スペースにおけるカラー・セットの位置を
変化させ、新しいカラー・イメージを引き出すことが可
能である。所望のイメージ外観が得られると、選択され
た輝度／クロミナンスの回転を原稿の２４ビット・イメ
ージに適用し、新たに短縮されたＲＧＢカラー・セット
が導き出されることになる。２つのルック・アップ・テ
ーブルまたはカラーインデックスに適応するため、カラ
ー・セットにおけるいくつかのレベルが選択されるの
で、どちらかのテーブルで識別されるピクセルをディス
プレイに表示することができる。２５６レベル（８ビッ
トの深さのディスプレイ）の表示が可能なグラフィック
ス・ディスプレイの場合、１２８トリプレットによっ
て、２つの完全なルック・アップ・テーブルまたはカラ
ー・セットを利用し、イメージを形成することが可能に
なる。前述の説明では、望ましいカラー・セットは、２
７〜１２８の範囲であったので、２つのルック・アップ
・テーブルで２５６レベルのマッピングが可能になる。
１０ビットのグラフィック・システムを利用した場合、
５１２トリプレットが限度であり、２つのルック・アッ
プ・テーブルで、１，０２４トリプレットということに
なる。グラフィック・システムの深さが、１０ビットを
越えると、利用可能なトリプレットの数がさらに増すこ
とになる。しかし、一般には、２４ビット・システムに
おいて可能な１，６００万色より少ないカラー・セット
で機能するのが望ましい。

【００１６】図２に示すように、カラー・ルック・アッ
プ・テーブルが、解説の８ビット・グラフィック・シス
テムにおいて、２５６レベル（０〜２５５）のルック・
アップ・テーブルに記憶されており、図２のメモリ・マ
ッピングでは、レジスタ２３の部分２２に、２７〜１２
０レベルの標準的なルック・アップ・テーブルが記憶さ
れている。部分２４及び２６は、他の表示用途に固有の
色に備えた自由スペース用にいくつかのレベルを提供す
ることが可能である。部分２８は、後述の、おおい焼き
を施された領域に関する修正カラー・テーブルである。
レジスタの部分２２における標準カラー・テーブルの場
合、面７＝０であるが、レジスタの部分２８における修
正カラー・テーブルの場合、面７＝１になる点が注目さ
れる。

【００１７】もう１度図１を参照すると、ステップ４０
において、標準的な領域規定技法によって、イメージ内
のおおい焼きを施すべき領域が規定される。これは、手
動アウトライン装置によって実施することができ、この
場合、該領域は、適合するマウス・ソフトウエア、また
は、対象／エッジ探知ソフトウエア、または、他の任意
の領域選択技法によってアウトラインが示される。おお
い焼きを施す領域は、規定された領域の内側でも、外側
でもかまわない。おおい焼きのプロセスが選択される
と、ステップ４５において、おそらくは、同様のクロミ
ナンス値を備えるが、イメージの明るさを表す輝度値の
異なる、新しいルック・アップ・テーブルが作成され
る。もう１度、ジェームズ・イー・ボウルマン(James
E. Bollman)らによる“単純符号化画像を用いたカラー
編集(Color EditingWith Simple Encoded Images)”と
題する米国特許出願第０７／５１７，８９５号を参照す
ると、原イメージの規定部分における色の操作は、イメ
ージ表示スペースの下において、それぞれ、色相、飽
和、白黒のコントラスト、及び、輝度を表すスライダ４
２、４３、４４、及び、４５をマウスまたは他のデータ
入力装置によるインジケータの移動によって選択可能な
ウインドウ構成を示す、図３のユーザ・インターフェイ
スＩを用いて、原イメージの短縮カラー・セット表現で
行われることになる。色相及び飽和は、クロミナンス値
を表しており、色相及び飽和の変動によって、イメージ
の実際の色が変化する。白黒のコントラスト及び明るさ
は、輝度値を表しており、白黒のコントラスト及び明る
さの変動によって、イメージの輝度の変動が表されるこ
とになる。おおい焼きは、写真科学における白黒のコン
トラスト及び明るさの変動に関連するものであるが、本
発明に関しては、おおい焼きは、エッジを和らげること
に結びついた、イメージ外観の変動に関連しており、色
相、飽和、白黒のコントラスト、及び、明るさの変動、
及び、これらの組み合わせに利用することができる。他
の変動も、本発明の範囲に含まれる。図１及び２を参照
すると、おおい焼きプロセスのステップ５０において、
おおい焼きを施すべき規定領域のイメージ外観特性は、
輝度／クロミナンス・スペースにおけるイメージ・デー
タ値を調整することによって変動する。輝度／クロミナ
ンス・カラー・スペースにおけるイメージ・ルック・ア
ップ・テーブルに対する変動は、変換されて直接ＲＧＢ
スペースに戻され、標準カラー・テーブル２２のカラー
・セットに修正が加えられることになり（おおい焼きプ
ロセスの一部としては変化しない）、この結果修正カラ
ー・テーブル２８において新しいカラー・セットが作成
されることになる。さらに、変換の結果として規定され
る、新たに短縮されたカラー・セットによるＲＧＢイメ
ージが、変化を反映して、表示される。ほんの小数の値
（２７〜１２０）だけしか変化しないので、図３のユー
ザ・インターフェイスＩで行われる修正は、ほぼリアル
・タイムで表示イメージに加えられる。

【００１８】ステップ７０において、所望のイメージ外
観の修正が得られるので、原稿の位置に対する輝度／ク
ロミナンス・スペースにおけるイメージの相対位置を決
める輝度／クロミナンス方程式が、記憶され、原イメー
ジに適用される。この操作は、リアル・タイムの実施が
期待されないので、ネット・ワークの高速コンピュータ
に処理を任せることが考えられる。代替案として、遅延
を期待するユーザは、その実施時間を選択することがで
きるので、ユーザ自身のワークステーションにおけるユ
ーザのプロセッサが、新しい輝度／クロミナンス方程式
を２４ビット・ピクセル・データに適用することができ
る。

【００１９】おおい焼きプロセスの最後のステップ８０
において、新たに修正されたピクセル当たり２４ビット
のデータが、再び、ルック・アップ・テーブル２２及び
２８の両方について、基本的にステップ１０〜３０を反
復する短縮カラー・セットモードで、ワーク・ステーシ
ョンに再び表示される。基本となる原イメージが変化す
ると、修正時にスクリーンに現れる多くの人工的イメー
ジ形成物が除去されるので、表示イメージが修正イメー
ジと多少異なる可能性がある。

【００２０】本発明によれば、図４Ａ及び図４Ｂを参照
すると、修正されたイメージ領域のまわりに、きついエ
ッジ（図４Ａ）が生じる可能性がある。きついエッジの
意味するところは、そのエッジが、標準的なルック・ア
ップ・テーブルから修正されたルック・アップ・テーブ
ルへと急激な変化を示すということである。図５を参照
すると、エッジを和らげるには、この場合、ぼかしフィ
ルタ１００で表されるたたみ込み関数が、修正されたル
ック・アップ・テーブルで定義のピクセルを含む、８ビ
ットのピクセルの第７の面または制御ビット１０２に適
用される。たたみ込み関数の効果は、全領域に用いられ
たとしても、修正されたルック・アップ・テーブルによ
って定義の領域におけるエッジにしか作用しない。これ
は、おおい焼き領域の内側では、第１の面の値が１に等
しいが、イメージの外側では、第１の面の値が０に等し
くなるためである。従って、たたみ込みフィルタの効果
があるのは、「０」と「１」の値が存在する境界部分に
限られる。経験的に、６×６のぼかし関数が、特定のデ
ィスプレイに所望の穏やかなエッジを生じさせる働きを
することが分かった。しかし、処理領域のサイズは、所
望のイメージ・サイズ及び緩和量によって変化する。た
たみ込みフィルタがマスク領域に適用されると、結果と
して、制御面に０〜２５５の範囲のいくつかの中間レベ
ル値が生じるが、これらは、規定値ではない、すなわ
ち、０と１だけが、制御面における有効値である。６×
６のぼかし関数による結果は、さらに、エラー拡散プロ
セスまたは他のハーフ・トーン・プロセスにかけられ、
フィルタが適用された領域においては、マスク関数（１
で始まる値によって表される）から非マスク値（０で始
まる値によって表される）へと、ピクセル毎に、少しず
つ変わる変化が得られることになる（図４）。エラー拡
散プロセスでは、各中間値としきい値の比較が行われ、
この中間レベル値としきい値との差が、重み付け案に基
づいて、隣接ピクセルの選択されたグループに送られ
る。所定の領域に対するディザリングまたはハーフ・ト
ーン構成の場合、選択された局所領域内の各中間値が、
しきい値のマトリックスから成るあらかじめ選択された
しきい値セットのうちの１つのしきい値と比較される。

【図面の簡単な説明】

【図１】原イメージからの短縮カラー・セットの作
成、及び、後続の色変化に関するステップ・バイ・ステ
ップ式フロー・チャートを示す図である。

【図２】単一ディスプレイに標準カラー・セットと修
正カラー・セットを表示可能な８ビット・システムにお
けるカラー・セットのメモリ・マッピングを示す図であ
る。

【図３】解説の発明に関連して利用可能なユーザ・イ
ンターフェイスを示す図である。

【図４】ＡおよびＢはそれぞれ、変化の和らげられな
かったエッジとエッジ変化の和らげられた同じエッジと
の拡大比較図である。

【図５】Ａはイメージ・データにおける制御ビット位
置の一例を示す図、Ｂは制御ビットによって機能するエ
ッジ緩和システムのブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 5/20 G06T 5/00 100

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎビットディスプレイ・システムにおけ
るオリジナルイメージの修正方法であって、イメージの
外観を変化させる領域とイメージの外観を変化させない
領域との間におけるエッジの変化を和らげるとともに、
オリジナルイメージ全体に対する規定の領域内における
イメージの外観を変化させるものであるとともに、オリジナルイメージはディジタル・コード化表現によっ
て定義され、それぞれ、２^N／２未満の外観特性値の１
つによって決まるピクセルから構成され、それぞれの外
観特性値は２^Ｎの外観特性値にインデックスを付けるス
ペースを有するディスプレイ・メモリのルック・アップ
・テーブルにおいてインデックスが付けられており、前
記各外観特性値は、２つの規定値のうち第１の値に等し
い、前記Ｎビットの単一制御ビットを有するオリジナル
イメージの修正方法であって、イメージの外観をイメージの残りの部分に対して変化さ
せるオリジナルイメージの領域を規定するステップ；ディスプレイ・メモリにおける第２のルック・アップ・
テーブルに、各ピクセルが前記２つの規定値のうちの第
２の値に等しい制御ビットを備えた２^N／２未満の外観
特性値の１つによって決まる、前記規定された領域に関
する外観特性値を記憶するステップ；前記イメージに対して制御ビットに基づいて作用するぼ
かしフィルタ関数を適用し、前記規定の領域とイメージ
の残りの領域との間における変化に隣接したオリジナル
イメージの一部に関して、前記第１と第２の規定値の中
間に当たる一連の値を生じさせるステップ及び前記中間
値に量子化関数を適用して、該中間値が第１及び第２の
規定値のいずれかに等しくなるようにすることにより、
エッジの隣接領域に制御面値を分散させるステップを有
することを特徴とするオリジナルイメージの修正方法。
【請求項２】イメージの外観を変化させることによ
り、新たな２^Ｎ／２の外観特性値を発生させ、オリジナ
ルイメージの前記規定された領域のために前記ルック・
アップ・テーブルに記憶された外観特性値を変更させる
ステップを有することを特徴とする請求項１記載のオリ
ジナルイメージの修正方法。
【請求項３】前記量子化関数が誤差拡散プロセスであ
ることを特徴とする請求項１記載のオリジナルイメージ
の修正方法。
【請求項４】前記ぼかしフィルタ関数が規定された領
域の制御ビットと残された領域の制御ビットの関数の渦
巻関数であることを特徴とする請求項１記載のオリジナ
ルイメージの修正方法。