JP3477603B2 - 画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラムを記録した記録媒体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理方法、画
像処理装置および画像処理プログラムを記録した記録媒
体に関し、さらに詳しくは、エッジ部と平坦部の両方に
対してその特徴に合った最適な処理を行うことによって
入力画像の画質を改善した出力画像を作成できる画像処
理方法、画像処理装置および画像処理プログラムを記録
した記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平8−161483号公報には、入
力画像中の着目点を中心に複数の所定方向について輝度
変化値を算出し、各輝度変化値の中の最小値の方向すな
わち最小変化方向を選択し、その最小変化方向上の複数
点のデータを基に1次元非線形平滑化処理を行う画像処
理方法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、入
力画像中の全ての点で同じ1次元非線形平滑化処理を行
っている。しかし、入力画像中のエッジ部と平坦部と
は、それぞれ異なる特徴を持っている。しかるに、同じ
1次元非線形平滑化処理を行うと、エッジ部と平坦部の
どちらか一方または両方に対して、その特徴に合った適
切な平滑化処理を行えない問題点がある。そこで、本発
明の目的は、エッジ部と平坦部の両方に対してその特徴
に合った適切な平滑化処理を行うことができ、画質を改
善した出力画像を作成できる画像処理方法、画像処理装
置および画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1の観点では、本発明
は、入力画像のエッジ部と平坦部とを分離して認識し、
エッジ部にはエッジ部用の所定方向の所定の1次元非線
形平滑化処理を行い、平坦部には平坦部用の所定の非線
形平滑化処理を行う画像処理方法において、前記エッジ
部用の所定方向の所定の1次元非線形平滑化処理とし
て、入力画像中の各点を中心に複数の所定方向について
輝度変化値を算出し、各輝度変化値を成分とする輝度変
化ベクトを作成し、着目点とその周辺の点の輝度変化ベ
クトルについて所定の重み付けベクトル加算を行って着
目点のボケ輝度変化ベクトルを作成し、そのボケ輝度変
化ベクトルの成分の中の最小値の方向すなわちボケ最小
変化方向を求め、そのボケ最小変化方向上の複数点のデ
ータを基に1次元非線形平滑化処理を行うことを特徴と
する画像処理方法を提供する。上記第1の観点による画
像処理方法では、入力画像のエッジ部と平坦部を分離
し、エッジ部にはエッジ部の特徴に適した1次元非線形
平滑化処理を行い、平坦部には平坦部に適した非線形平
滑化処理を行うため、エッジ部と平坦部の両方に対して
その特徴に合った適切な平滑化処理を行うことができ、
画質を改善した出力画像を作成することが出来る。
【0005】
【0006】
【0007】 また、上記第1の観点による画像処理方
法では、着目点の周辺の点についても加味するため、S
/Nが低く、エッジ部がノイズであいまいになった入力
画像でも、エッジ部が切れずに滑らかに繋がった出力画
像を得ることが出来る。
【0008】 第の観点では、本発明は、上記構成の
画像処理方法において、前記平坦部用の所定の非線形平
滑化処理として、入力画像中の着目点を中心に複数の所
定方向について輝度変化値を算出し、各輝度変化値を基
に特定の1方向を選択し、その1方向について、エッジ
部の同様の処理よりも長い距離にある点のデータを基
に、エッジ部の同様の処理よりも長い距離の1次元非線
形平滑化処理を行うことを特徴とする画像処理方法を提
供する。上記第の観点による画像処理方法では、エッ
ジ部の平滑化については、“距離”が比較的短いため、
微妙な変化を残すことが出来る。一方、平坦部の平滑化
については、“距離”が比較的長いため、平滑化の効果
を高くすることが出来る。
【0009】 第の観点では、本発明は、上記構成の
画像処理方法において、前記平坦部用の所定の非線形平
滑化処理として、入力画像中の着目点を中心に複数の所
定方向について輝度変化値を算出し、各輝度変化値を基
に特定の1方向を選択し、その1方向について、エッジ
部に対する同様の処理よりも長い距離にある点のデータ
を基に、エッジ部に対する同様の処理よりも長い距離の
1次元非線形平滑化処理を行った値と、前記選択された
1方向と所定角度ずれた方向にある点のデータを基に1
次元非線形平滑化処理を行った値とを平均することを特
徴とする画像処理方法を提供する。上記第の観点によ
る画像処理方法では、少なくとも2方向のデータを加味
するため、方向性が抑制され、より平滑化の効果を高く
することが出来る。
【0010】 第の観点では、本発明は、上記構成の
画像処理方法において、前記平坦部用の所定の非線形平
滑化処理として、入力画像中の着目点を中心にした周囲
の点のデータを基に、各データの寄与する重みを変えた
適合型重み付き平均を行うことを特徴とする画像処理方
法を提供する。上記第の観点による画像処理方法で
は、着目点の周囲のデータを加味するため、方向性が抑
制され、より平滑化の効果を高くすることが出来る。
【0011】 第の観点では、本発明は、1)入力画
像中の各点を中心に複数の所定方向について輝度変化値
を算出し、各輝度変化値を成分とする輝度変化ベクトを
作成する輝度変化ベクトを作成ステップと、2)着目点
とその周辺の点の前記輝度変化ベクトルを基に、所定の
重み付けベクトル加算を行って、着目点のボケ輝度変化
ベクトルを作成するボケ輝度変化ベクト作成ステップ
と、3)着目点の前記ボケ輝度変化ベクトルの成分の中
の最小値の方向すなわちボケ最小変化方向を求めるボケ
最小変化方向取得ステップと、4)前記ボケ最小変化方
向上の複数点のデータを基に1次元非線形平滑化処理を
行い、ボケ最小変化方向平滑化画像を作成するボケ最小
変化方向平滑化画像作成ステップと、5)前記ボケ最小
変化方向平滑化画像を基にエッジ部と平坦部を区別する
マップを作成するマップ作成ステップと、6)前記マッ
プを参照して、エッジ部では、前記ボケ最小変化方向平
滑化画像のデータを出力データとし、平坦部では、平坦
部用の所定の非線形平滑化処理を行った結果を出力デー
タとする出力画像作成ステップとを有することを特徴と
する画像処理方法を提供する。上記第の観点による画
像処理方法では、上記第1の観点による画像処理方法と
同じ作用により、エッジ部と平坦部の両方に対してその
特徴に合った適切な平滑化処理を行うことができ、画質
を改善した出力画像を作成することが出来る。
【0012】 第の観点では、本発明は、上記構成の
画像処理方法において、前記マップ作成ステップは、5
−1)前記ボケ最小変化方向平滑化画像中の着目点に対
応するボケ最小変化方向と直交する方向上にある複数点
のボケ最小変化方向平滑化画像のデータの中の最大値と
最小値の差を求める差算出ステップと、5−2)前記差
が所定値よりも大きい場合は着目点をエッジ部と判定
し、小さい場合は着目点を平坦部と判定して、エッジ部
と平坦部を区別するマップを作成する判定ステップとを
有することを特徴とする画像処理方法を提供する。エッ
ジ部の特徴としてエッジの伸びる方向には似た値のデー
タが並び、それと直交する方向には比較的大きく異なる
値のデータが並ぶ傾向がある。一方、平坦部の特徴とし
てどの方向にも似た値のデータが並ぶ傾向がある。上記
の観点による画像処理方法では、この特徴の違いを
利用するため、エッジ部と平坦部を的確に区別できる。
【0013】
【0014】 第の観点では、本発明は、入力画像の
エッジ部と平坦部とを分離して認識する認識手段と、エ
ッジ部にエッジ部用の所定方向の所定の1次元非線形平
滑化処理を行うエッジ部平滑化手段と、平坦部に平坦部
用の所定の非線形平滑化処理を行う平坦部平滑化手段
と、前記エッジ部平滑化手段の結果および前記平坦部平
滑化手段の結果を反映させて出力画像を作成する出力画
像作成手段とを具備した画像処理装置において、前記エ
ジ部平滑化手段は、入力画像中の各点を中心に複数の
所定方向について輝度変化値を算出し、各輝度変化値を
成分とする輝度変化ベクトを作成し、着目点とその周辺
の点の輝度変化ベクトルについて所定の重み付けベクト
ル加算を行って着目点のボケ輝度変化ベクトルを作成
し、そのボケ輝度変化ベクトルの成分の中の最小値の方
向すなわちボケ最小変化方向を求め、そのボケ最小変化
方向上の複数点のデータを基に1次元非線形平滑化処理
を行うことを特徴とする画像処理装置を提供する。上記
の観点による画像処理装置では、上記第1の観点に
よる画像処理方法を好適に実施できる。
【0015】 第の観点では、本発明は、入力画像の
エッジ部と平坦部とを分離して認識する認識ステップ
と、エッジ部にエッジ部用の所定方向の所定の1次元非
線形平滑化処理を行うエッジ部平滑化ステップと、平坦
部に平坦部用の所定の非線形平滑化処理を行う平坦部平
滑化ステップと、前記エッジ部平滑化ステップの結果お
よび前記平坦部平滑化ステップの結果を反映させて出力
画像を作成する出力画像作成ステップとをコンピュータ
に実現させる画像処理プログラムを記録した、コンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体であって、前記エッジ部平
滑化ステップでは、入力画像中の各点を中心に複数の所
定方向について輝度変化値を算出し、各輝度変化値を成
分とする輝度変化ベクトを作成し、着目点とその周辺の
点の輝度変化ベクトルについて所定の重み付けベクトル
加算を行って着目点のボケ輝度変化ベクトルを作成し、
そのボケ輝度変化ベクトルの成分の中の最小値の方向す
なわちボケ最小変化方向を求め、そのボケ最小変化方向
上の複数点のデータを基に1次元非線形平滑化処理を行
うことを特徴とする記録媒体を提供する。上記第の観
点による記録媒体をコンピュータ読み取らせることによ
り、上記第の観点による画像処理装置を好適に実現で
きる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を説明する。これらの実施形態は、画像処理プ
ログラムを記録した記録媒体をコンピュータに読み込ま
せて、画像処理装置としてコンピュータを機能させるこ
とにより実現できる。
【0017】−第1の実施形態− (1−0)装置の構成 図11に示すように、画像処理装置100は、コンピュ
ータ1と、操作者がコマンドなどを入力する入力装置2
と、画像表示装置3と、記憶媒体読書装置4と、画像処
理プログラムを記録した記憶媒体5とを具備して構成さ
れている。
【0018】(1−1)画像処理プログラムの手順概略 図1は、画像処理プログラムの手順の概略を示すフロー
図である。 ステップ101:入力画像値を基に、エッジ部のみに有
効な1次元非線形平滑化処理を行い、エッジ部平滑化画
像Aを得る。エッジ部平滑化画像Aの座標(i,j)の
点のデータをA(i,j)で表す。 ステップ102:入力画像を基に、平坦部のみに有効な
平滑化処理を行い、平坦部平滑化画像Bを得る。この平
坦部平滑化画像Bの座標(i,j)の点のデータをB(i,
j)で表す。 ステップ103:例えばエッジ部平滑化画像Aのデータ
A(i,j)を基に、エッジ部と平坦部を分離して認識する処
理を行い、エッジ部と平坦部を区別するマップMを作成
する。例えば、マップMの座標(i,j)のマップ値を
M(i,j)で表すとき、エッジ部のマップ値をM(i,j)=1と
し、平坦部のマップ値をM(i,j)=0とする。 ステップ104:出力画像Gの座標(i,j)の点の出
力データをG(i,j)で表すとき、マップ値M(i,j)=1なら
エッジ部平滑化画像AのデータA(i,j)を出力データG(i,
j)とし、マップ値M(i,j)=0なら平坦部平滑化画像Bの
データB(i,j)を出力データG(i,j)とする切り張り処理を
行う。すなわち、 M(i,j)=1の場合(エッジ部の場合):G(i,j)=A(i,j) M(i,j)=0の場合 (平坦部の場合) :G(i,j)=B(i,j) …(1) とする。
【0019】なお、上記ステップ101とステップ10
2は順序を交換してもよい。また、上記ステップ103
も、上記ステップ101やステップ102の結果を参照
しない場合は、上記ステップ101やステップ102と
順序を交換してもよい。すなわち、初めに入力画像のエ
ッジ部と平坦部を分離して認識する処理を行い、エッジ
部に相当する点なら入力画像のデータを基にエッジ部に
有効な非線形平滑化処理を行って出力データを決定し、
平坦部に相当する点なら入力画像のデータを基に平坦部
に有効な非線形平滑化処理を行って出力データを決定し
てもよい。
【0020】(1−2)ステップ101の処理手順 図2は、ステップ101の詳細な処理手順の比較例を示
すフロー図である。 ステップ201: 入力画像中の着目点を中心に複数の所定方向について輝
度変化値を算出し、各輝度変化値を成分とする輝度変化
ベクトルを作成する。例えば、図6に示すように、方向
d=0〜d=7の8方向について着目点を中心に直線上
の5サンプリング点の輝度変化値を算出し、8方向の輝
度変化値を成分とする輝度変化ベクトルを作成する。な
お、図6の黒丸の点は、元のデータが存在するサンプリ
ング点である。一方、白丸の点は、元のデータが存在し
ないため、例えば、最も近い2点のデータの平均値をそ
の点のデータとするサンプリング点である。 輝度変化値Sの算出方法は、例えば次式による。 S(d,i,j)=m=−2Σ2abs{dirval
{I(i,j),d,m}−I(i,j)} …
(2) ここで、S(d,i,j)は、座標(i,j)の点にお
けるd方向の輝度変化値を表す。また、abs{}は絶
対値とる関数を意味する。また、dirval{I
(i,j),d,m}は、入力画像の座標(i,j)の
点からd方向にm個目のサンプリング点のデータを表
す。また、I(i,j)は、入力画像の座標(i,j)
の点のデータを表す。
【0021】なお、サンプリング点の選び方として、図
7に示すように、8方向について着目点を中心に直線上
の9サンプリング点を採ってもよい。また、図8に示す
ように、8方向について着目点を中心に元のデータの存
在する点を選んで屈曲線上の9サンプリング点を採って
もよい。また、元のデータが存在しないサンプリング点
のデータを周りの点のデータから求める補間法として、
サンプリング点の周りの元のデータが存在する点のうち
で最も近い点のデータをそのまま流用する方法を用いて
もよい。また、輝度変化値の算出方法として、前記
(2)式における abs{}の代りに、2乗をとる関数 s
qr{}を用いてもよい。
【0022】ステップ202:各点の輝度変化ベクトル
の成分の中の最小値の方向すなわち最小変化方向を求め
る。これを数式で示すと次のようになる。 dmin(i,j)=mindir{S(d,i,j)|0<=d<=7} …(3) ここで、dmin(i,j) は、最小変化方向のdの値を表す。
また、mindir{S(d,i,j)|0<=d<=7}は、d=1〜7に
ついて輝度変化値S(d,i,j)の値を比較し、最小となるも
ののdの値を意味する。なお、最小となるものが2以上
ある場合は、適当に1つを選べばよく、例えばdの値の
最小値を採ればよい。
【0023】ステップ203:最小変化方向dmin(i,j)
に1次元非線形平滑化処理を行う。1次元非線形平滑化
処理の例を(4)式〜(7)式に示す。 Hmin(i,j)=(1−f(i,j))*I(i,j)+f(i,j)*H0(i,j) …(4) H0(i,j)=m=-2Σ2dirval{I(i,j),dmin(i,j),m}/5 …(5) f(i,j)=σ0*σ0/(σ0*σ0+α*α*σ(i,j)*σ(i,j)) …(6) σ(i,j)*σ(i,j)=m=-2Σ2(dirval{I(i,j),dmin(i,j),m}−H0(i,j)) *(dirval{I(i,j),dmin(i,j),m}−H0(i,j)) …(7) ここで、Hmin(i,j) は、座標(i,j)の点における平
滑化後の出力データを意味する。また、dirval{I(i,
j),dmin(i,j),m}は、入力画像の座標(i,j)の点か
ら最小変化方向dmin(i,j) にm個目のサンプリング点の
データを表す。また、H0(i,j)は、入力画像の座標
(i,j)の点を中心として最小変化方向dmin(i,j)の
5個のサンプリング点のデータの平均値を表す。また、
σ0 は入力画像のノイズの標準偏差に比例した値を意味
する。また、αは平滑化の程度を決める値である。σ0
は、例えば画像の端のノイズ部分とみなせる小さな領域
内の各点の輝度を2乗し平均しその平方根を用いればよ
い。あるいは、例えば画像中に100点くらいの点をと
り、各点とその近傍の点の輝度の差の最小値をそれぞれ
計算し、得られた最小値の平均値を用いてもよい。
【0024】上記(4)式〜(7)式の1次元非線形平
滑化処理の外に、次の(8)式〜(11)式の1次元非線
形平滑化処理を行ってもよい。 Hmin(i,j)=m=-2Σ2w(m,i,j)*dirval{I(i,j),dmin(i,j),m} …(8) w(m,i,j)=u(m,i,j)/ut(m,i,j) …(9) ut(m,i,j)=m=-2Σ2u(m,i,j) …(10) m=0の時 :u(0,i,j)=1 m>=1の時:u(m,i,j) =u(m-1,i,j)/(1+(dirval{I(i,j),dmin(i,j),m}/(α*σ0))**β) m<=-1の時:u(m,i,j) =u(m+1,i,j)/(1+(dirval{I(i,j),dmin(i,j),m}/(α*σ0))**β) …(11) ここで、βは平滑化の寄与を決めるパラメータ値であ
り、()**βはβ乗を表す。
【0025】さらに他の1次元非線形平滑化処理として
は、例えば、所定の点数のデータの中から中間値を選ん
で出力値とする方法を用いてもよい。また、入力画像の
データが“0”か“1”の2値であり、出力画像値も
“0”か“1”の2値の場合には、所定の点数のデータ
の中から数の多い方の値を選んで出力値とする方法を用
いてもよい。
【0026】平滑化を行う点数は5点に限定されない
が、通常の臨床撮影に使われる頭部や腹部のMRI画像
で評価した所、エッジ部の平滑化では、3点または5点
が好ましく、3点の場合はエッジ部の微妙な変化をよく
残す反面、平滑化の効果が少なかった。5点では、エッ
ジ部の微妙な変化を3点の時ほど残さないが、ほぼ満足
できる程度に画像の特徴をつかむために必要なエッジ部
の微妙な変化を残しており、平滑化の効果も高く、満足
いく結果であった。また、骨部のMRI画像で評価した
所、平滑化はあまりしない方が好ましく、5点より3点
の方が好ましかった。
【0027】着目点から最も遠いサンプリング点までの
距離は、エッジ部の平滑化の場合より平坦部の平滑化の
場合を長くすることが好ましい。これは、エッジ部の平
滑化の場合は微妙な変化を残すことを重視し、平坦部の
平滑化の場合は平滑化の効果を高くすることを重視する
ためである。
【0028】 図3は、ステップ101の詳細な処理手
順の実施例のフロー図である。 ステップ201: 図2のステップ201と同一処理である。
【0029】ステップ311:着目点とその近傍の点の
輝度変化ベクトルを平均してボケ輝度変化ベクトルS'
(d,i,j)を作成する。例えば、次式を用いる。 S'(d,i,j)=p=-1Σ1 q=-1Σ1S(d,i+p,j+q)/9 …(12) ステップ302:ボケ輝度変化ベクトルS'(d,i,j)の成
分の中の最小値の方向すなわちボケ最小変化方向を求め
る。これを数式で示すと次のようになる。 dmin'(i,j)=mindir{S'(d,i,j)|0<=d<=7} …(13) ここで、dmin'(i,j) は、ボケ最小変化方向のdの値を
表す。また、mindir{S'(d,i,j)|0<=d<=7}は、d=1
〜7についてボケ輝度変化値S'(d,i,j)の値を比較し、
最小となるもののdの値を意味する。なお、最小となる
ものが2以上ある場合は、適当に1つを選べばよく、例
えばdの値の最小値を採ればよい。
【0030】ステップ303:ボケ最小変化方向dmin'
(i,j)に1次元非線形平滑化を行う。例えば、前記(5)
式,(7)式,(8)式,(11)式中のdmin(i,j)を dmin'(i,
j)で置換すればよい。
【0031】なお、画像の端の領域では、近傍の点のデ
ータがないため、特例処理を行う必要がある。この特例
処理の一例では、5点の平滑化を行う場合、画像の端か
ら2点分の領域は入力画像のデータをそのまま出力デー
タとする。また、他の例では、入力画像の両端をサイク
リックに接続して、近傍の点のデータを得る。
【0032】図2の処理では、S/Nが低く、エッジ部
がノイズであいまいになった入力画像を処理すると、エ
ッジ部がぶつぶつした人工色の強い感触になってしまう
ことがあったが、図3の処理では、かかる入力画像に対
しても、エッジ部が滑らかに繋がった出力画像が得られ
る利点があった。
【0033】(1−3)ステップ102の処理手順 図4は、ステップ102の詳細な処理手順の一例を示す
フロー図である。 ステップ401:図2のステップ201と同様に輝度変
化ベクトルを求める。ただし、各方向9点の輝度変化値
を算出する。例えば、(2)式のmの範囲を、−4<=m
<=4とすればよい。 ステップ202:図2のステップ202と同様に最小変
化方向を求める。 ステップ403:図2のステップ203と同様に最小変
化方向に1次元非線形平滑化処理を行う。ただし、9点
を用いる。例えば、(4)式〜(7)式を用いる場合には、
(5)式と(7)式mの範囲を、−4<=m<=4にし、
(5)式の分母を“9”にすればよい。同様に、(8)式〜
(11)式を用いる場合には、(8)式と(10)式のmの範囲
を、−4<=m<=4にすればよい。
【0034】平滑化を行う点数は9点に限定されない
が、通常の臨床撮影に使われる頭部や腹部のMRI画像
で評価したところ、平坦部の平滑化では、9点または1
1点が好ましく、9点の場合は無難な画像が得られ、1
1点の場合は多少平滑化しすぎている感じがあった。
【0035】図5は、ステップ102の詳細な処理手順
の他の一例のフロー図である。 ステップ201:図2のステップ201と同様に各方向
5点で輝度変化ベクトルを求める。 ステップ202:図2のステップ202と同様に最小変
化方向を求める。 ステップ403:図4のステップ403と同様に最小変
化方向に1次元非線形平滑化処理を行う。
【0036】図5の処理結果は、図4の処理結果に比
べ、画質で若干劣っていたが、大差はなかった。一方、
図5の処理は、図4の処理に比べ、高速化できる利点が
ある。これは、図5の201の処理は、図2の201の
処理と同一であるため、図2の201の処理結果をその
まま利用でき、実際には演算をする必要がないからであ
る。
【0037】平坦部に有効な非線形平滑化処理の他の例
として、最小変化方向の1次元非線形平滑化処理を行う
と共に、最小変化方向と45度ずれた方向の1次元非線
形平滑化処理を行い、両者の平均値を出力データとする
方法を用いてもよい。この場合、方向性が抑制され、よ
り平滑化の効果が高くなる。また、さらに他の例とし
て、着目点を中心にした周囲の点のデータを基に各デー
タの寄与する重みを変えた適合型重み付き平均を行っ
て、その平均値を出力データとする方法を用いてもよ
い。
【0038】(1−4)ステップ103の処理手順 (1)次式に基づいてエッジ画像Eを作成する。 E(i,j)=p=-1Σ1 q=-1Σ1f(p,q)*I(i+p,j+q) …(14) ここで、E(i,j)は、エッジ画像Eの座標(i,j)の点
のデータである。また、I(i+p,j+q) は、入力画像の座
標(i+p,j+q)の点のデータである。また、f(p,q)は、
例えば、次の(15)式または(16)式の値である。 p=q=0の時:f(0,0)=1、 pかqのどちらか一方が0の時:f(p,q)=−1/4、 その他の時:f(p,q)=0 …(15) p=q=0の時:f(0,0)=1、 その他の時:f(p,q)=−1/8 …(16) (2)E(i,j)が所定値よりも大きい点はエッジ部と見做
し、マップ値M(i,j)を“1”とする。E(i,j)が所定値よ
りも小さい点は平坦部と見做し、マップ値M(i,j)を
“0”とする。上記しきい値とする所定値は、例えば、
適当な値を与えた結果のマップ値を表示して適当である
と操作者が判定するまでインターラクティブに値を変え
て適切な値を決定すればよい。また、入力画像のノイズ
の大きさを評価してノイズの標準偏差値の所定倍(例え
ば3倍)に設定してもよい。また、エッジ画像Eの累積
ヒストグラムを求めてその累積ヒストグラムが所定の割
合(例えば80%)になる値に設定してもよい。さら
に、ノイズの標準偏差の所定倍の値と累積ヒストグラム
が所定の割合になる値の小さい方の値としてもよい。
【0039】なお、上記(2)で求めたマップ値M(i,j)
が“1”の点の近傍の点のマップ値M(i+p,j+q)を強制的
に“1”にして、エッジ部の領域を増やす処理を行って
もよい。この場合、エッジが不安定であっても、エッジ
部をより確実にエッジ部と認識できる利点がある。
【0040】次に、ステップ103の別の処理手順を示
す。 (0)図1のステップ101が既に行われており、最小
変化方向dmin(i,j) またはボケ最小変化方向dmin'(i,j)
が既に計算されているとする。 (1)最小変化方向dmin(i,j) またはボケ最小変化方向
dmin'(i,j)の直交方向qd(i,j) を計算する。ボケ最小変
化方向dmin'(i,j)の直交方向qd(i,j) を計算する数式は
次のようになる。 qd(i,j)=(dmin'(i,j)+4)%8 …(17) ここで、%8は、8で割った余りを求める整数演算であ
る。(2)着目点を中心に直交方向qd(i,j) に例えば5
点のデータを取り、その中で最大値と最小値の差をエッ
ジ画像E’のデータとする。数式で表すと次のようにな
る。 E'(i,j)=max{dirval{i,j,qd(i,j),m}|-2<=m<=2} −min{dirval{i,j,qd(i,j),m}|-2<=m<=2} …(18) (3)E'(i,j)が所定値よりも大きい点はエッジ部と見
做し、マップ値M(i,j)を“1”とする。E'(i,j)が所定
値よりも小さい点は平坦部と見做し、マップ値M(i,j)を
“0”とする。上記のようにエッジ画像E’からマップ
Mを作成すると、先述のエッジ画像EからマップMを作
成するよりも、エッジ部を安定して認識できる利点があ
る。
【0041】(1−5)ステップ103とステップ10
4のさらに別の処理手順 ステップ103:前記(14)式で求めたエッジ画像Eを基
に、度合いマップM”を作る。 M"(i,j)=E(i,j)*E(i,j)/(E(i,j)*E(i,j)+γ*γ*σ0*σ0) …(19) ここで、γは、エッジ部と平坦部の度合いを決める所定
のパラメータ値である。 ステップ104:重み付き平均を行って、出力画像Gを
求める。 G(i,j)=M"(i,j)*A(i,j)+(1− M"(i,j))*B(i,j) …(2
0) 上記方法によれば、最もエッジ部らしい度合いを“1”
とし、最も平坦部らしい度合いを“0”とし、“1”〜
“0”の間の値でエッジ部らしさ平坦部らしさを表した
度合いマップM”を用いて、その度合いに応じた平滑化
処理を行える利点がある。
【0042】以上の第1の実施形態によれば、エッジ部
はエッジがきれいに揃ってはっきりし、平坦部では平滑
化効果の高まった平滑化画像が得られる。
【0043】−第2の実施形態− 図9は、第2の実施形態にかかる処理手順を示すフロー
図である。 ステップ101〜ステップ103:図1のステップ10
1〜ステップ103と同一である。 ステップ904:図1のステップ104の出力画像Gを
ここでは平滑化画像とする。 ステップ905:入力画像を基に、エッジ強調核画像を
作成する。このエッジ強調核画像作成処理は後で詳述す
る。 ステップ906:平滑化画像とエッジ強調核画像を加算
して最終的な出力画像を得る。このとき、重みを加えて
加算してもよい。なお、入力画像とエッジ強調核画像を
加算して最終的な出力画像を得てもよい。
【0044】図10は、前記ステップ905のエッジ強
調核画像作成処理の処理手順を示すフロー図である。 ステップ1001:入力画像からエッジ原画を作成す
る。前記(14)式によるエッジ画像Eをそのままエッ
ジ原画としてもよい。そうすると、前記ステップ103
の結果を利用でき、処理を高速化できる。以下では、前
記(14)式によるエッジ画像Eをそのままエッジ原画と
し、エッジ原画Eと表現する。 ステップ1002:エッジ原画Eを対象として、前記(1
3)式で示したボケ最小変化方向dmin'(i,j)の方向の5サ
ンプリング点の1次元平均処理を行ってエッジ平滑画E
Hを作成する。 EH(i,j)=m=-2Σ2dirval{E(i,j),dmin'(i,j),m}/5 …(21) ステップ1003:前記ステップ103で求めたマップ
Mの値に応じて、エッジ強調核画像ETを作成する。例
えば、次のようにする。 M(i,j)=1の場合(エッジ部の場合):ET(i,j)=EH(i,j)、 M(i,j)=0の場合(平坦部の場合) :ET(i,j)=k1*E(i,j) …(22) ただし、k1は、所定の定数である。
【0045】なお、前記(16)式を前記(14)式に提供して
得たエッジ画像Eをエッジ原画とした場合、前記(22)式
のパラメータk1の値が“1/3”であり、前記ステップ
906でエッジ強調核画像に付ける重みが“1/2”〜
“1”程度の場合に、出力画像が最も自然にエッジ部を
強調して見え、画質が向上した。
【0046】以上の第2の実施形態によれば、エッジ部
がきれいに揃って強調され、平坦部では起伏の激しい部
位の強調がなされ、物の形がきれいにくっきりと強調さ
れた出力画像を得ることが出来る。
【0047】
【発明の効果】本発明の画像処理方法および画像処理装
置によれば、入力画像のエッジ部と平坦部を分離して各
々の特徴に適した平滑化処理を行うから、従来よりも画
質を改善した出力画像を得ることが出来る。また、本発
明の画像処理プログラムを記録した記録媒体によれば、
コンピュータを本発明の画像処理装置として機能させる
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の画像処理方法の処理手順の概
略を示すフロー図である。
【図2】図1のステップ101の処理手順の比較例の詳
細なフロー図である。
【図3】図1のステップ101の処理手順の実施例の詳
細なフロー図である。
【図4】図1のステップ102の処理手順の一例の詳細
なフロー図である。
【図5】図1のステップ102の処理手順の他例の詳細
なフロー図である。
【図6】輝度変化値を算出する方向とサンプリング点の
例示図である。
【図7】輝度変化値を算出する方向とサンプリング点の
別の例示図である。
【図8】輝度変化値を算出する方向とサンプリング点の
さらに別の例示図である。
【図9】第2の実施形態の画像処理方法の処理手順の概
略を示すフロー図である。
【図10】図9のステップ905の処理手順の一例の詳
細なフロー図である。
【図11】本発明の一実施形態の画像処理装置の構成図
である。
【符号の説明】
101…エッジ部に有効な1次元非線形平滑化処理をす
るステップ、102…平坦部に有効な非線形平滑化処理
をするステップ、103…エッジ部と平坦部を分離して
認識するステップ、104…エッジ部と平坦部のデータ
の切り張り処理をするステップ、201…各方向5点の
輝度変化値を算出するステップ、202…最小変化方向
を求めるステップ、203…最小変化方向に5点の1次
元非線形平滑化処理をするステップ、311…ボケ輝度
変化ベクトルを作成するステップ、302…ボケ最小変
化方向を求めるステップ、303…ボケ最小変化方向の
1次元非線形平滑化処理をするステップ、401…各方
向9点の輝度変化値を算出するステップ、403…最小
変化方向に9点の1次元非線形平滑化処理をするステッ
プ、904…エッジ部と平坦部のデータの切り張り処理
をして平滑化画像を得るステップ、905…エッジ強調
核画像を作成するステップ、906…平滑化画像とエッ
ジ強調核画像を加算するステップ、1001…原画像か
らエッジ原画を作成するステップ、1002…エッジ平
滑画を作成するステップ、1003…エッジ強調核画像
を作成するステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木戸 邦彦 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社日立製作所 システム開発研究 所内 (56)参考文献 特開 平5−328106(JP,A) 特開 平8−161483(JP,A) 特開 平6−348842(JP,A) 特開 平3−75883(JP,A) 特開 平9−62836(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 5/00 - 5/50

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像のエッジ部と平坦部とを分離し
    て認識し、エッジ部にはエッジ部用の所定方向の所定の
    1次元非線形平滑化処理を行い、平坦部には平坦部用の
    所定の非線形平滑化処理を行う画像処理方法において、 前記エッジ部用の所定方向の所定の1次元非線形平滑化
    処理として、入力画像中の各点 を中心に複数の所定方向
    について輝度変化値を算出し、各輝度変化値を成分とす
    る輝度変化ベクトを作成し、着目点とその周辺の点の輝
    度変化ベクトルについて所定の重み付けベクトル加算を
    行って着目点のボケ輝度変化ベクトルを作成し、そのボ
    ケ輝度変化ベクトルの成分の中の最小値の方向すなわち
    ボケ最小変化方向を求め、そのボケ最小変化方向上の複
    数点のデータを基に1次元非線形平滑化処理を行うこと
    を特徴とする画像処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の画像処理方法におい
    て、前記平坦部用の所定の非線形平滑化処理として、入
    力画像中の着目点を中心に複数の所定方向について輝度
    変化値を算出し、各輝度変化値を基に特定の1方向を選
    択し、その1方向について、エッジ部の同様の処理より
    も長い距離にある点のデータを基に、エッジ部の同様の
    処理よりも長い距離の1次元非線形平滑化処理を行うこ
    とを特徴とする画像処理方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の画像処
    理方法において、前記平坦部用の所定の非線形平滑化処
    理として、入力画像中の着目点を中心に複数の所定方向
    について輝度変化値を算出し、各輝度変化値を基に特定
    の1方向を選択し、その1方向について、エッジ部に対
    する同様の処理よりも長い距離にある点のデータを基
    に、エッジ部に対する同様の処理よりも長い距離の1次
    元非線形平滑化処理を行った値と、前記選択された1方
    向と所定角度ずれた方向にある点のデータを基に1次元
    非線形平滑化処理を行った値とを平均することを特徴と
    する画像処理方法。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の画像処理方法において、前記平坦部用の所定の非線形
    平滑化処理として、入力画像中の着目点を中心にした周
    囲の点のデータを基に、各データの寄与する重みを変え
    た適合型重み付き平均を行うことを特徴とする画像処理
    方法。
  5. 【請求項5】1)入力画像中の各点を中心に複数の所定方向について
    輝度変化値を算出し、各輝度変化 値を成分とする輝度変
    化ベクトを作成する輝度変化ベクトを作成ステップと、2)着目点とその周辺の点の前記輝度変化ベクトルを基
    に、所定の重み付けベクトル加算 を行って、着目点のボ
    ケ輝度変化ベクトルを作成するボケ輝度変化ベクト作成
    ステップと、3)着目点の前記ボケ輝度変化ベクトルの成分の中の最
    小値の方向すなわちボケ最小変化 方向を求めるボケ最小
    変化方向取得ステップと、4)前記ボケ最小変化方向上の複数点のデータを基に1
    次元非線形平滑化処理を行い、ボ ケ最小変化方向平滑化
    画像を作成するボケ最小変化方向平滑化画像作成ステッ
    プと、5)前記ボケ最小変化方向平滑化画像を基にエッジ部と
    平坦部を区別するマップを作成す るマップ作成ステップ
    と、6)前記マップを参照して、エッジ部では、前記ボケ最
    小変化方向平滑化画像のデータを 出力データとし、平坦
    部では、平坦部用の所定の非線形平滑化処理を行った結
    果を出力データとする出力画像作成ステップとを有する ことを特徴とする画像処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の画像処理方法におい
    て、前記マップ作成ステップは5−1)前記ボケ最小変化方向平滑化画像中の着目点に
    対応するボケ最小変化方向と直交 する方向上にある複数
    点のボケ最小変化方向平滑化画像のデータの中の最大値
    と最小値の差を求める差算出ステップと、5−2)前記差が所定値よりも大きい場合は着目点をエ
    ッジ部と判定し、小さい場合は着 目点を平坦部と判定し
    て、エッジ部と平坦部を区別するマップを作成する判定
    ステップとを有する ことを特徴とする画像処理方法。
  7. 【請求項7】 入力画像のエッジ部と平坦部とを分離し
    て認識する認識手段と、エッジ部にエッジ部用の所定方
    向の所定の1次元非線形平滑化処理を行うエッジ部平滑
    化手段と、平坦部に平坦部用の所定の非線形平滑化処理
    を行う平坦部平滑化手段と、前記エッジ部平滑化手段の
    結果および前記平坦部平滑化手段の結果を反映させて出
    力画像を作成する出力画像作成手段とを具備した画像処
    理装置において、前記エッジ部平滑化手段は、入力画像中の各点を中心に
    複数の所定方向について輝度変 化値を算出し、各輝度変
    化値を成分とする輝度変化ベクトを作成し、着目点とそ
    の周辺の点の輝度変化ベクトルについて所定の重み付け
    ベクトル加算を行って着目点のボケ輝度変化ベクトルを
    作成し、そのボケ輝度変化ベクトルの成分の中の最小値
    の方向すなわちボケ最小変化方向を求め、そのボケ最小
    変化方向上の複数点のデータを基に1次元非線形平滑化
    処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
  8. 【請求項8】 入力画像のエッジ部と平坦部とを分離し
    て認識する認識ステップと、エッジ部にエッジ部用の所
    定方向の所定の1次元非線形平滑化処理を行うエッジ部
    平滑化ステップと、平坦部に平坦部用の所定の非線形平
    滑化処理を行う平坦部平滑化ステップと、前記エッジ部
    平滑化ステップの結果および前記平坦部平滑化ステップ
    の結果を反映させて出力画像を作成する出力画像作成ス
    テップとをコンピュータに実現させる画像処理プログラ
    ムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体で
    あって、前記エッジ部平滑化ステップでは、入力画像中の各点を
    中心に複数の所定方向について 輝度変化値を算出し、各
    輝度変化値を成分とする輝度変化ベクトを作成し、着目
    点とその周辺の点の輝度変化ベクトルについて所定の重
    み付けベクトル加算を行って着目点のボケ輝度変化ベク
    トルを作成し、そのボケ輝度変化ベクトルの成分の中の
    最小値の方向すなわちボケ最小変化方向を求め、そのボ
    ケ最小変化方向上の複数点のデータを基に1次元非線形
    平滑化処理を行うことを特徴とする記録媒体。
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