JPH07302333A - エッジ・マッピングを用いたデジタル・イメージ拡大方法 - Google Patents

エッジ・マッピングを用いたデジタル・イメージ拡大方法

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JPH07302333A
JPH07302333A JP7112516A JP11251695A JPH07302333A JP H07302333 A JPH07302333 A JP H07302333A JP 7112516 A JP7112516 A JP 7112516A JP 11251695 A JP11251695 A JP 11251695A JP H07302333 A JPH07302333 A JP H07302333A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】くっきりとしたエッジを保つ、デジタル・イメ
ージの拡大方法を提供する。 【構成】イメージを解析してレベル変化の大きい全ての
位置を見つけ出した（１０２）後、その位置を接続して
（１０４）エッジ・マップの境界を形成し、エッジ・マ
ップをデジタル・イメージに投影する（１０６）。次
に、エッジ・マップによって設定された境界と交差しな
いように、もとのピクセルを操作して、もとのピクセル
間の位置に多数の追加ピクセルを生成し（１０８）、全
ての追加ピクセルの形成後、ピクセル位置の解像度が、
もとのピクセルと同じになるように、ピクセル間の距離
を拡大する（１１２）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、デジタル・イ
メージの拡大に関するものであり、とりわけ、エッジ・
マップを利用したデジタル・イメージの拡大に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】デジタル・イメージの増殖には、イメー
ジを拡大する方法の改良がぜひとも必要である。従来の
拡大プロセスでは、もとのピクセルに追加ピクセルが追
加される。次に、隣接ピクセル間の距離が、もとのデジ
タル・イメージの場合と同じに保たれるように、イメー
ジ・サイズが拡大される。
【０００３】追加ピクセルの追加には、さまざまな方法
が利用可能である。ある方法では、単純にピクセルを複
製する、すなわち、既存の全てのピクセルのまわりにい
くつかのピクセルを追加して、同じレベルのピクセル・
ブロックを形成するだけである。図１には、拡大前のイ
メージが示され、図２には、こうした方法による拡大後
のイメージが示されている。イメージを構成する、約
０．５ｍｍ幅の小さな正方形をなす、不快なピクセル・
ブロック、及び、花弁のエッジのようなぎざぎざのエッ
ジが観測される。
【０００４】別の方法では、隣接するもとのピクセルの
レベルを補間することによって、追加ピクセルを生成す
る。図３には、こうした双一次式補間方法によって形成
された拡大イメージが示されている。この方法によれ
ば、不快なピクセル・ブロック及びぎざぎざのエッジが
大幅に除去される。しかし、もとのイメージのくっきり
としたエッジが、平均化の影響でぼやけることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上から明らかなよう
に、本発明の目的は、くっきりとしたエッジを保つ、デ
ジタル・イメージの拡大方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、そのく
っきりとしたエッジをほぼ保ちながら、デジタル・イメ
ージを拡大する方法が得られる。先行技術の場合、小さ
い、不快なピクセル・ブロックが生じ、もとのデジタル
・イメージのエッジが、ぎざぎざになったり、そのくっ
きりとしたエッジがぼやけたりする傾向がある。
【０００７】デジタル・イメージは、多くのもとのピク
セルを有している。各ピクセルは、レベルを有し、ピク
セル位置には、解像度がある。本発明の望ましい実施例
の場合、デジタル・イメージからエッジ・マップが作成
される。もとのピクセル間の位置における１つ以上のピ
クセル・レベルの生成を容易にするため、デジタル・イ
メージに、多数の境界を備えたエッジ・マップが投影さ
れる。追加ピクセルを生成するプロセスにおいて、エッ
ジ・マップによって設定される境界と交差しないように
して、１つ以上のもとのピクセルのレベルに操作が施さ
れる。追加ピクセルの生成後、ピクセル位置の解像度
が、もとのピクセルと同じになるように、全ピクセル間
の距離が拡大される。こうして、デジタル・イメージが
拡大される。
【０００８】もう１つの望ましい実施例の場合、エッジ
・マップの作成前に、もとのイメージが、もとのピクセ
ルの離隔距離を比例するように拡大して、拡大イメージ
のサイズまで拡大される。その後、エッジ・マップを作
成し、拡大イメージに投影して、追加ピクセルが生成さ
れる。生成ステップ後、ピクセル位置の解像度は、もと
のピクセルと同じになる。
【０００９】エッジ・マップによって、拡大イメージ
は、もとのイメージとほぼ同じようにくっきりとしたも
のになる。
【００１０】本発明の他の態様及び利点については、添
付の図面に関連して検討すれば、本発明の原理を例示し
た下記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１１】
【実施例】図４には、多数のもとのピクセルを備えたデ
ジタル・イメージを拡大するための、望ましい方法の１
つ１００が示されている。ピクセルは、例えば、３００
ドット／インチまたはピクセル／インチといった、所定
の解像度を備えるように配列される。各ピクセルは、そ
のピクセルの輝度を表すレベルを有している。連続した
トーン・イメージの場合、輝度レベルは、０〜２５５の
範囲で変動する可能性がある。ハーフトーン・イメージ
のような、不連続トーン・イメージの場合、拡大前に、
連続トーン・イメージに変換されるが、このプロセスに
ついては、この詳細な説明においてさらに後述するもの
とする。
【００１２】イメージのうち、くっきりとしたエッジを
備える領域は、レベル変化が大きい領域である。望まし
い実施例１００における最初のステップは、イメージを
解析して、レベル変化の大きい全ての位置を見つけ出す
（１０２）ことである。これは、視覚によって、また
は、解析によって、実施可能である。
【００１３】視覚によって、輝度変化の急激な全ての領
域を識別することが可能である。しかし、これは、退屈
な仕事である。
【００１４】図５には、レベル変化の大きい位置を見つ
け出すための、望ましい解析方法の１つ（２００）が示
されている。各ピクセルは、その大きさがピクセルのレ
ベルであるインパルス関数によって、表される（２０
２）。次に、単独でピークをなす連続関数が選択される
（２０４）。例えば、これは、第２標準偏差がもとのピ
クセル３つ分の幅に及ぶ、正規化ガウス関数とすること
が可能である。イメージが２次元の場合、選択関数は、
２次元表面を有する。選択された連続関数は、２回微分
される（２０６）。該関数がガウス関数の場合、２回目
の微分は、ガウスのラプラシアンとして既知のところで
ある。微分ステップの結果には、全てのインパルス関数
に関してたたみ込みが施され（２０８）、その出力を空
間的に重畳することによって、たたみ込み結果が得られ
る。たたみ込み結果から、ほぼゼロ値を備える全ての位
置が見つけ出される（２１２）。拡大前のイメージにお
ける全てのくっきりとしたエッジ位置が、たたみ込み結
果のほぼゼロ値を備えた位置に対応する。
【００１５】図６には、ほぼゼロ値を備える位置を見つ
け出す、すなわち、たたみ込み結果から「零交叉」を見
つけ出すための望ましい方法の１つ（２５０）が示され
ている。「零交叉」を選択する方法は、わずかである。
たたみ込み結果を解析的に解くことによって、ゼロを有
する全ての位置を見つけ出すことが可能である。この計
算は、極めて面倒なものになる可能性がある。もう１つ
の望ましい方法は、図７と組み合わせて、図６に示され
ている、選択位置におけるたたみ込み結果を解くことで
ある。
【００１６】イメージをＮ倍に拡大することが望まれ、
隣接するもとのピクセル間の最短距離がＤであると仮定
する。図７に示すこの例の場合、解像度が３００ドット
／インチのイメージに関して、Ｎが２であり、Ｄが３．
３ミルである。ほぼゼロ値の位置を見つけ出すにあたっ
て（２５０）、まず、もとのピクセルからオフセットし
た位置に、隣接する一時的ピクセル間の最短距離がＤ／
Ｎになるように、一時的ピクセルが形成される（２５
２）。図７において、×字は、３００ドット／インチに
おけるもとのピクセルの位置を表し、円は、一時的ピク
セルを表し、エッジと表示されたラインは、大幅なレベ
ル変化を生じる理論的位置を表している。図７における
隣接する円間の最短距離は、Ｄ／Ｎすなわち１．６７ミ
ルであり、これによって、６００ドット／インチの解像
度が得られる。円は、×字との間にオフセットがある。
オフセット量は、Ｘ方向及びＹ方向の両方においてＤ／
（２Ｎ）であり、Ｎは２である。
【００１７】たたみ込み結果が、一時的ピクセルにおい
て評価される（２５４）。隣接する一時的ピクセルのレ
ベルを比較して（２５６）、そのレベルによって符号が
変化する、隣接する一時的ピクセル対が選択される（２
５８）。例えば、円２７２と２７４のレベル間、及び、
円２７４と２７６のレベル間において、符号の変化が生
じるものとする。本出願の場合、符号の変化には、ゼロ
から正値または負値への変化が含まれる。
【００１８】全ての選択対から、そのレベルがよりゼロ
に近い方の、一時的ピクセルの位置が選択される（２６
２）。もう１度図７を参照すると、対２７４及び２７６
の場合、一時的ピクセル２７６の位置が選択される。
【００１９】方法２５０を図８と組み合わせて、別の案
として利用することにより、ほぼゼロ値を有する位置を
見つけ出す、すなわち、たたみ込み結果から「零交叉」
を見つけ出すことが可能になる。この案によれば、必要
な計算量が減少し、２を超える偶数拡大率に特に適して
いる。まず、その位置が円で示されている一時的ピクセ
ルを形成するだけでなく（２５２）、その位置が三角形
で示されている目標ピクセルも形成される。一時的ピク
セルの位置は、解像度がもとの解像度の２倍であり、そ
の中には、もとのピクセルから変位したものもある。目
標ピクセルの位置は、解像度がもとの解像度の４倍であ
り、Ｘ方向とＹ方向の両方において、一時的ピクセルか
らＤ／（２Ｎ）だけ変位している（Ｎは、図８に示す例
の場合４）。一時的ピクセルにおいて、もう１度、レベ
ルが評価され（２５４）、隣接する一時的ピクセルと比
較され（２５６）、そのレベルの符号変化が生じるピク
セル対が選択される（２５８）。
【００２０】選択された全ての一時的ピクセル対から、
隣接する目標ピクセルの位置が選択される。選択プロセ
スは、次の通りである：Ｘ方向に沿って選択された、あ
るＹ座標の一時的ピクセル対の場合、より小さいＹ座標
の目標ピクセル対について検討され、Ｙ方向に沿って選
択された、あるＸ座標の一時的ピクセル対の場合、より
大きいＸ座標の目標ピクセル対について検討される。目
標ピクセルを検討する場合、一時的ピクセルの一方によ
り近い目標ピクセルの位置が選択されるが、この一時的
ピクセルのレベルは、もう一方の一時的ピクセルよりも
ゼロに近い。一時的ピクセルが、両方とも、同じレベル
の場合、目標ピクセルのいずれか任意の１つが選択され
る。この案によれば、図７に示す案に比べて、必要な計
算量が減少する。
【００２１】例えば、もとのピクセル２８０及び２８４
の近くに、一時的ピクセル２８１、２８２、及び、２８
３と、目標ピクセル２８６、２８８が形成されている。
一時的ピクセル２８２のレベルの符号は、異なり、ピク
セル２８３のレベルは、よりゼロに近い。目標ピクセル
２８８のほうが、物理的に、一時的ピクセル２８３によ
り近いので、目標ピクセル２８８が選択される。
【００２２】図９には、レベル変化の大きい位置を見つ
け出すための、もう１つの望ましい実施例が示されてい
る。各ピクセルは、再度、その大きさがそのピクセルの
レベルであるインパルス関数によって表される（３０
２）。次に、やはり、前述の実施例２００において取り
上げられた前記ガウス関数のような、一つの頂点を持つ
連続関数が選択される（３０４）。選択された関数に
は、全てのインパルス関数に関してたたみ込みが施され
（３０６）、出力を互いに重畳することによって、たた
み込み結果が得られる。
【００２３】たたみ込み結果を２回微分することによっ
て（３１０）、微分結果が得られる。微分ステップの
後、微分結果から、値がほぼゼロの全ての位置が見つけ
出される（３１２）。くっきりとしたエッジ位置は、全
て、ほぼゼロの値を有している。
【００２４】やはり、図６の方法を図７または図８と組
み合わせて利用することにより、微分結果から、ほぼゼ
ロの値すなわち「零交叉」を有する位置が見つけ出され
る。主たる違いは、ステップ２５４である。たたみ込み
結果を評価する代わりに、微分結果が評価される。
【００２５】どのシステムであれ、ノイズのために、実
施例２００のたたみ込みステップ、または、実施例３０
０の微分ステップによって、くっきりとしたエッジ領域
ではない、ほぼゼロの値を示す位置が生じる可能性があ
る。従って、見つけ出した位置にはしきい値処理を施す
ことが望ましい（２１４または３１４）。しきい値処理
（２１４または３１４）は、見つけ出した位置の中に、
局所的レベル分散があらかじめ選択された値未満のもの
があれば、その見つけ出した位置を除去することを意味
する。局所的分散の計算は、見つけ出した位置における
レベルの勾配または変化を求めることによって可能にな
る。勾配が、あるあらかじめ選択された値未満の場合に
は、その見つけ出した位置は、取り除かれる。零交叉で
あると感知される位置が多くなるのは歓迎すべきことで
あるので、あらかじめ選択される値は、小さくするのが
望ましい。一方、零交叉が見つからないのは、望ましく
ない。一例として、あらかじめ選択される値は、０．０
３である。
【００２６】もう１度図４を参照する。レベル変化の大
きい位置を見つけ出した（１０２）後、その位置を接続
して（１０４）、エッジ・マップの境界を形成するのが
望ましい。望ましい実施例の１つでは、見つけ出した任
意の２つの位置間における距離が、隣接する２つのもと
のピクセル間における最短距離の１．４１４倍（すなわ
ち、２の平方根）以下であれば、その位置を接続して、
境界が形成される。３００ドット／インチのデジタル・
イメージの場合、最短距離は、３．３ミルであり、３．
３ミルの１．４１４倍は、４．７ミルに等しい。図１０
には、図１に示すもとのイメージに対する上述のプロセ
スによって形成される、２次元エッジ・マップの例が示
されている。該マップは、所望の拡大イメージのサイズ
まで拡大される。
【００２７】エッジ・マップの形成後、エッジ・マップ
は、デジタル・イメージに投影される（１０６）。次
に、エッジ・マップによって設定された境界と交差しな
いように、もとのピクセルを操作して、もとのピクセル
間の位置に多数の追加ピクセルが生成される（１０
８）。形成される追加ピクセルの数は、所望の拡大率に
よって決まる。ある次元においてＭ倍の拡大率、別の次
元においてＮ倍の拡大率が所望の場合、イメージのピク
セル数をＭ×Ｎに増加させることが必要になるが、これ
は、適合する位置に追加数のピクセルを形成することを
意味する。
【００２８】２つの異なる例を用いて、追加ピクセルの
生成方法を示すことにする。その両方とも、１つ以上の
もとのピクセルのレベル補間に依存している。
【００２９】図１１Ａ〜Ｄには、偶数の拡大率に特に適
した第１の例が示されている。例えば、３７９及び３８
３といった×字は、もとのピクセルの位置を表してい
る。例えば、３８５のような三角形は、追加ピクセルの
位置を表している。追加ピクセル３８５のレベルを計算
する場合、もとのピクセル３７７、３７９、３８１のレ
ベルが補間されるが、もとのピクセル３８３は、エッジ
・マップにおける境界エッジ１との交差を伴うので、該
ピクセルのレベルは利用されない。
【００３０】追加ピクセルにおけるレベルを求めるた
め、多くの方法が利用可能である。方法の１つでは、当
業者には周知の双一次式補間が用いられるが、これにつ
いては、これ以上の説明は行わない。図１１Ｂ〜Ｄに
は、エッジ・マップを利用して、追加ピクセルにおける
レベルを求めるための望ましい方法のいくつかが示され
ている。
【００３１】図１１Ｂには、３つのもとのピクセル３７
７、３７９、及び、３８１におけるレベルに基づいて、
追加ピクセル３８５におけるレベルを求める例が示され
ている。まず、３７７及び３８１におけるレベルの平均
レベルが求められる。これによって、仮想ピクセル３８
４のレベルが得られる。次に、３８４及び３７９におけ
るレベルに基づいて、補間を行うことによって、もう１
つの仮想ピクセル３８２のレベルが得られる。仮想ピク
セル３８２は、もとのピクセル３８３の位置に配置され
る。ピクセル３７７、３７９、３８１、及び、３８２の
レベルから、双一次式補間を利用して、追加ピクセル３
８５のレベルが計算される。上記計算は、距離に基づく
比例を利用したものであり、本書では、これ以上の説明
を加えない。
【００３２】図１１Ｃには、２つのもとのピクセル３８
７に基づいて、追加ピクセル３９２のレベルを求める例
が示されている。２つの状況、すなわち、もとのピクセ
ルに隣接する１つの境界だけしか関係しない第１の状
況、及び、２つの境界によって囲まれたもとのピクセル
が関係する第２の状況について、説明を行う。エッジ２
だけしか関係せず、エッジ３は関係しない、第１の状況
の場合、望ましい方法の１つでは、もとのピクセルの近
傍のものに基づいて補間を行う。仮想ピクセル３９０に
おける値が、もとのピクセル３８１及び３８３のレベル
から補間され、一方、仮想ピクセル３９１における値
は、もとのピクセル３８９及び３８７のレベルから補間
される。エッジ２及びエッジ３の両方が関係する、第２
の状況の場合、望ましい方法の１つは、もとのピクセル
３８３及び３８７におけるレベル値を、それぞれ、仮想
ピクセル３９０及び３９１にコピーすることである。仮
想ピクセル３９０及び３９１の位置は、それぞれ、もと
のピクセル３８８及び３８６の位置である。ピクセル３
８３、３９０、３８７、及び、３９１から、双一次式補
間を利用して、追加ピクセル３９２のレベルが計算され
る。
【００３３】図１１Ｄには、もとのピクセルの１つ３８
１に基づいて、追加ピクセル３９４におけるレベルを求
める例が示されている。方法の１つでは、それぞれ、も
とのピクセル３８３、３９６、及び、３９８の位置であ
る、仮想ピクセル３９３、３９５、及び、３９７の位置
に、もとのピクセル３８１のレベルを複写することであ
る。ピクセル３８１、３９３、３９５、及び、３９７の
レベルから、双一次式補間を利用して、追加ピクセル３
９４のレベルが計算される。
【００３４】上述の計算は、双一次式補間に基づくもの
であるが、他のより高次の補間案といった、他の補間技
法を用いることも可能である。
【００３５】図１１Ｅには、特に、基数の拡大率に適し
た、追加ピクセルにおけるレベルを求める第２の例が示
されている。この例と最初の例との主たる相違は、追加
ピクセルの一部が、もとのピクセル位置に配置されるこ
とである。追加ピクセルのレベルを生成する方法は、図
１１Ｂ〜Ｄにおいて解説の方法と同様にすることが可能
である。
【００３６】もう１つの例では、拡大イメージを改善す
るためのステップが追加される。イメージのレベルが大
幅に変化する実際の境界が、求められた境界からわずか
な距離しか離れていないものと仮定する。求められた境
界に近接したいくつかの追加ピクセルのレベルは、その
すぐ近接したピクセルとは全く異なる値を備えている可
能性がある。これは、もとのイメージを測定する検出器
のブレ効果のためである。こうした異常は、図１２Ａに
示す方法４５０と図１２Ｂに示すグラフィカル表現を組
み合わせることによって、補正することが可能である。
まず、ウインドウ４７５のサイズが、選択される（４５
２）。一例として、２×２のもとのピクセルにわたるサ
イズがある。次に、求められた境界に近い全ての追加ピ
クセルにおいて、ウインドウのセンタリングが行われる
（４５４）。例えば、追加ピクセル４７７においてウイ
ンドウ４７５のセンタリングが行われる。ウインドウ４
７５のセンタリングを行うと、ウインドウ内における追
加ピクセルの境界側に位置する、もとのピクセルの平均
レベルが計算される（４５６）。例えば、もとのピクセ
ル４７９、４８１、及び、４８３の平均レベルが計算さ
れる。平均レベルと追加ピクセルのレベルとの差が、あ
らかじめ設定された値を超える場合、追加ピクセルのレ
ベルが平均値に置換される。実施例の１つでは、あらか
じめ設定される値は、もとのピクセルのレベルの標準的
な偏差値の１つである。このプロセスは、境界に近接し
た全てのピクセルについて実施される。追加ピクセル
が、２つの境界によって仕切られている場合、ウインド
ウ内において、追加ピクセル側に位置し、２つの境界内
に含まれるのは、平均化されたもとのピクセルだけであ
る。
【００３７】全ての追加ピクセルの形成後、ピクセル位
置の解像度が、もとのピクセルと同じになるように、ピ
クセル間の距離が拡大される（１１２）。例えば、図１
１Ａのデジタル・イメージにおける×字は、全て、解像
度が３００ピクセル／インチである。追加ピクセルの形
成後、三角形の解像度は、６００ピクセル／インチにな
る。従って、イメージ・サイズの拡大は、追加ピクセル
の位置の解像度が、３００ピクセル／インチに戻るよう
に、追加ピクセル間の距離を拡大することによって実施
される。これは、各次元においてイメージを２倍に拡大
することを意味するものである。
【００３８】図１３には、上述の方法に基づいて拡大さ
れたデジタル・イメージが示されている。この拡大イメ
ージでは、エッジ・マップのおかげで、図３のイメージ
に比べると、例えば、図３の右側のオフ・ホワイトの百
合の雄しべ、または、花の間の隙間といった部分が、よ
り鮮明になっている。
【００３９】上記解説の場合、ピクセル間の距離は最後
に拡大される。図１４には、ピクセル間の距離が最初に
拡大される、修正された望ましい実施例４９８が示され
ている。まず、もとのデジタル・イメージの拡大（４９
０）が、もとのピクセル間の距離を比例して拡大するこ
とによって実施される。次に、上述の望ましい方法の１
つによって、エッジ・マップが作成される（４９２）。
上述の方法によって、作成されたエッジ・マップを拡大
イメージに投影することにより（４９４）、追加ピクセ
ルが生成される（４９６）。追加ピクセルの生成ステッ
プが済むと、ピクセル位置の解像度は、もとのピクセル
と同じになり、デジタル・イメージが拡大される。
【００４０】もう１つの望ましい実施例の場合、図１３
のイメージが、図１５に示すフィードバック法によって
さらに改善される（５００）。このフィードバック法の
場合、もとのデジタル・イメージを複写して（５０
２）、複写イメージが形成される。次に、複写イメージ
がＲ倍に拡大される（５０４）。この拡大プロセスは、
上述のエッジ・マップ法に基づくものとすることもでき
るし、あるいは、他の手段に基づくものとすることも可
能である。しかし、拡大プロセスは、図２に示すイメー
ジを生成するピクセル複製プロセスではないことが望ま
しい。次に、拡大イメージは、Ｒ分の１に縮小される
（５０６）。
【００４１】この縮小プロセスは、平均化に基づくもの
である。一定数のピクセルが、全て、そのレベルが、該
一定数のピクセルの平均レベルである１つのピクセルに
置換される。図１６には、１／２の縮小に関する平均化
プロセスの２次元実施例が示されている。４つのピクセ
ル毎に、１つのピクセルに置換される。例えば、拡大イ
メージ５７０におけるピクセル５５０、５５２、５５
４、及び、５５６が、縮小イメージ５７２におけるピク
セル５５８に置換される。ピクセル５５８のレベルは、
拡大イメージ５７０における４つのピクセルのレベルの
平均値に等しい。ピクセル５５８の位置は、ピクセル５
５０、５５２、５５４、及び、５５６の中心である。縮
小ステップは、拡大ステップの逆ではないことが望まし
い。換言すれば、拡大ステップは、ピクセル複製プロセ
スではないことが望ましい。
【００４２】次に、全てのピクセルにおいて、縮小され
たイメージともとのデジタル・イメージとの差が計算さ
れる（５０８）。これは、ピクセル間比較法である。求
められた差に基づいて、複写イメージが修正される（５
１２）。この修正ステップには、計算ステップ５０８か
ら求められたそのピクセルの差の選択された倍数によっ
て、複写イメージの全てのピクセルを修正することが含
まれる。図１７には、修正ステップの例が示されてい
る。もとのイメージのピクセル６００は、グレイ・レベ
ルが２００である。該ピクセルは、縮小イメージにおけ
る対応する位置のピクセル６０２と比較される。ピクセ
ル６０２のグレイ・レベルは、２４０である。その差
は、４０である。この差の値の倍数を利用して、複写イ
メージにおける対応するピクセル６０４に修正が加えら
れる。倍数が大きすぎると、「振動」が生じる可能性が
ある。倍数が小さすぎると、満足のゆく結果を得るまで
に長時間を要する可能性がある。倍数値は、実験によっ
て求めることが可能である。３つのピクセル６００、６
０２、及び、６０３が、全て、上述のピクセル間操作の
場合、ほぼ同じ位置にあることにも留意されたい。
【００４３】複写イメージの修正後、計算ステップ５０
８において求めた差がチェックされる。求めた差の絶対
値の平均が、あらかじめ選択された値を超えると、複写
イメージをＲ倍に拡大するステップ５０４から反復され
る（５１４）。このあらかじめ選択される値は、所望の
確度によって決まる。差の絶対値の利用に限定されるわ
けではない。差の平方根のような、他の値を利用するこ
とも可能である。とにかく、求めた差が、あらかじめ選
択された値未満の場合、フィードバック・プロセスは停
止し（５１６）、拡大された複写イメージが、拡大の最
終結果になる。
【００４４】図１８には、あらかじめ選択される値を
２．５にセットし、倍数値を１にセットして、図１３に
示すイメージにこのフィードバック法を適用する例が示
されている。倍数値は、０〜２とするのが望ましい。フ
ィードバック法の後で形成される拡大イメージは、レベ
ルの一貫性が大幅に向上する。また、もとのイメージに
おける多数の細部が、拡大イメージにおいて維持され
る。例えば、図１３の花と図１８の花の花弁の脈を比較
されたい。
【００４５】このフィードバック・プロセスは、２次元
だけにしか適用できないわけではない。該プロセスは、
１次元または３次元イメージのような他の次元を備えた
イメージの拡大にも等しく適用可能である。その違い
は、平均化されるピクセルの一定数である。Ｒ倍の１次
元拡大の場合、一定数はＲである。Ｒ倍の３次元拡大の
場合には、Ｒ*Ｒ*Ｒである。上記望ましい実施例では、
全ての次元に関して等しい拡大率の説明が行われてい
る。他の望ましい実施例の場合、次元が異なれば、拡大
率も異なる。換言すれば、例えば、２次元拡大がＲ*Ｎ
の場合、ＲはＮに等しくない。
【００４６】本発明は、連続トーン・イメージだけにし
か適用できないわけではない。本発明は、ハーフトーン
・イメージのような不連続トーン・イメージにも適用可
能である。例えば、ハーフトーン・イメージの場合、ま
ず、逆ハーフトーン処理技法に基づいて、イメージが連
続トーンに変更される。次に、イメージが上述のように
拡大される。拡大プロセスが済むと、イメージにハーフ
トーン処理を加えて、ハーフトーン・イメージを形成す
る。逆ハーフトーン処理及びハーフトーン処理技法は、
当該技術の通常の技術者には明らかであり、本開示にお
いてこれ以上の解説は行わない。
【００４７】以上から明らかなように、エッジ・マップ
によって、拡大イメージのくっきりとした特徴が維持さ
れるので、フィードバック方法によって、拡大イメージ
の質がさらに向上することになる。本発明は、解説を終
えたばかりの分野以外の多くの分野に適用可能である。
例えば、本発明は、ホログラフィック・イメージのよう
な、３次元イメージにも適用可能であり、その場合、エ
ッジ・マップは、単なるラインではなく、表面になる。
もう１つの例では、本発明がカラー・イメージに適用さ
れる。単色イメージの場合、各ピクセルのレベルは、そ
のピクセルの輝度である。カラー・イメージの場合、各
ピクセルのレベルは、赤、緑、及び、青といった原色の
輝度によって識別可能であり、本発明は、各カラーに個
々に適用され、その後、３原色の結果を各ピクセル毎に
組み合わせて、カラー・イメージが再生される。カラー
・イメージの別の望ましい実施例では、各ピクセルにお
ける視感としてピクセルのレベルを識別する。従って、
本発明は、上述のように、視感値に適用される。
【００４８】本発明は、１次元イメージに適用すること
が可能である。その場合、イメージは、音声信号のよう
な、１次元波形または信号である。別の適用分野として
は、ビデオがある。その場合、フレーム毎に、２次元イ
メージが拡大され、時間である第３の次元だけがそのま
ま残される。
【００４９】本発明の他の実施例については、本明細
書、すなわち、本書に開示の本発明の実施例を検討する
ことにより、当業者には明らかになるであろう。明細及
び実施例は、単なる例示とみなされることを意図したも
のであり、本発明の真の範囲及び精神は、付属の請求項
によって示される。
【００５０】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明を各実施態様毎に列挙する。 （１）． それぞれ、レベルを有し、その位置の解像
度がある、複数のもとのピクセルによって、デジタル・
イメージを拡大するための方法において、前記デジタル
・イメージから複数の境界を備えたエッジ・マップを作
成するステップと、前記デジタル・イメージと同じピク
セル、及び、同じ数のピクセルを備えたイメージに、エ
ッジ・マップを投影するステップと、前記エッジ・マッ
プによって設定された境界と交差しないようにして、１
つ以上のもとのピクセルのレベルに操作を加えることに
より、もとのピクセル間の位置に１つ以上の追加ピクセ
ルを発生し、これによって、ピクセルの総数が、前記も
とのピクセルの数及び拡大率と関連づけられるようにす
るステップを有する拡大方法。 （２）． 前記投影ステップに、前記もとのイメージへ
の投影が含まれ、前記追加ピクセルの発生後、ピクセル
間の距離を拡大し、ピクセルの位置の解像度が、もとの
ピクセルと同じになるようにするステップを有すること
を特徴とする（１）に記載の拡大方法。 （３）． 前記エッジ・マップの作成前に、前記もとの
ピクセルの離隔距離を比例するように拡大することによ
って、前記もとのイメージを前記拡大イメージのサイズ
まで拡大するステップを有し、前記投影ステップに、前
記拡大イメージへの投影が含まれることと、前記追加ピ
クセルの発生後、ピクセルの位置の解像度が、もとのピ
クセルと同じになることを特徴とする（１）に記載の拡
大方法。 （４）． 前記エッジ・マップの作成ステップにおい
て、前記デジタル・イメージを解析して、前記レベルが
大幅に変化する近傍の位置を見つけ出すステップと、前
記見つけ出した任意の２つの位置間における距離が、２
つの隣接するもとのピクセル間の最短距離以下である場
合、その２つの位置を接続して、エッジを形成するステ
ップを有することを特徴とする（２）に記載の拡大方
法。 （５）． 前記解析ステップにおいて、その大きさがそ
の対応するピクセルのレベルに等しいインパルス関数に
よって、各ピクセルを表すステップと、一つの頂点を持
つ連続関数を選択するステップと、前記選択した関数を
２回微分するステップと、前記インパルス関数に関して
微分した関数のたたみ込みを行うステップと、前記たた
み込みステップによってほぼゼロが生じる位置を見つけ
出すステップを有することを特徴とする（４）に記載の
拡大方法。 （６）． 前記解析ステップにおいて、その大きさがそ
の対応するピクセルのレベルに等しいインパルス関数に
よって、各ピクセルを表すステップと、一つの頂点を持
つ連続関数を選択するステップと、前記インパルス関数
に関して選択された関数のたたみ込みを行うステップ
と、前記たたみ込みの結果を２回微分するステップと、
前記微分ステップによってほぼゼロが生じる位置を見つ
け出すステップを有することを特徴とする（４）に記載
の拡大方法。 （７）． 前記見つけ出すステップにおいて、見つけ出
した位置のうち、その局所的レベル分散があらかじめ選
択された値を下回るものを除去する、しきい値処理ステ
ップを有することを特徴とする（５）または（６）に記
載の拡大方法。 （８）． 一時的ピクセルを形成するステップと、前記
たたみ込みステップの結果から一時的ピクセルのレベル
を評価するステップと、隣接する前記一時的ピクセルの
レベルを比較するステップと、前記レベルによって符号
が変化する、隣接する一時的ピクセル対を選択するステ
ップと、全ての選択対から、前記レベルがよりゼロに近
い、一時的ピクセルに基づく位置を選択するステップを
有することを特徴とする（５）に記載の拡大方法。 （９）． 前記見つけ出すステップにおいて、前記一時
的ピクセルを形成するステップと、前記微分ステップの
結果から一時的ピクセルのレベルを評価するステップ
と、隣接する前記一時的ピクセルのレベルを比較するス
テップと、前記レベルによって符号が変化する、隣接す
る一時的ピクセル対を選択するステップと、全ての選択
対から、前記レベルがよりゼロに近い、一時的ピクセル
に基づく位置を選択するステップを有することを特徴と
する（６）に記載の拡大方法。 （１０）． 前記追加ピクセル発生ステップにおいて、
１つ以上のもとのピクセルのレベルを補間し、もとのピ
クセルにすぐ近接した１つ以上の追加ピクセルのレベル
を作り出すステップを有することを特徴とする（２）ま
たは（３）に記載の拡大方法。 （１１）． 前記追加ピクセルの発生ステップにおい
て、ウインドウ・サイズを選択するステップを有し、前
記境界にすぐ近接した全ての追加ピクセルに関して、前
記追加ピクセルに対してウインドウのセンタリングを行
うステップと、前記ウインドウ内にあって、追加ピクセ
ルの境界側に位置する、もとのピクセルの平均レベルを
計算するステップと、前記追加ピクセルのレベルが、平
均レベルから所定の値を超えて異なる場合、追加ピクセ
ルのレベルを平均レベルに置換するステップを有するこ
とを特徴とする（２）または（３）に記載の拡大方法。 （１２）． 前記イメージがハーフトーン・イメージで
あり、（１）に記載の方法を実施する前に、前記イメー
ジに逆ハーフトーン処理を施して、連続したイメージを
形成するステップと、（１）に記載の方法を実施した
後、結果生じたイメージにハーフトーン処理を施して、
ハーフトーン・イメージを形成するステップを有するこ
とを特徴とする（１）に記載の拡大方法。
【００５１】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いると、デジ
タル・イメージを拡大させてもエッジをくっきりとさせ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】拡大前のイメージを示す図である。
【図２】先行技術のピクセル複製技法によって拡大され
たイメージを示す図である。
【図３】先行技術の双一次式補間技法によって拡大され
たイメージを示す図である。
【図４】本発明によるデジタル・イメージの望ましい拡
大方法の１つを示す図である。
【図５】レベル変化の大きい位置を見つけ出す望ましい
方法の１つを示す図である。
【図６】零交叉の位置を見つけ出す望ましい方法の１つ
を示す図である。
【図７】本発明の場合のもとのピクセルと一時的ピクセ
ルに関する境界を示す図である。
【図８】本発明の場合のもとのピクセル、一時的ピクセ
ル、及び、目標ピクセルに関する境界を示す図である。
【図９】レベル変化の大きい位置を見つけ出すもう１つ
の望ましい方法を示す図である。
【図１０】本発明のエッジ・マップの例を示す図であ
る。
【図１１Ａ】本発明による補間法の２つの例を示す図で
ある。
【図１１Ｂ】本発明による補間法の２つの例を示す図で
ある。
【図１１Ｃ】本発明による補間法の２つの例を示す図で
ある。
【図１１Ｄ】本発明による補間法の２つの例を示す図で
ある。
【図１１Ｅ】本発明による補間法の２つの例を示す図で
ある。
【図１２Ａ】境界に隣接する異常の補正方法を示す図で
ある。
【図１２Ｂ】境界に隣接する異常の補正方法を示す図で
ある。
【図１３】エッジ・マップを利用して形成された拡大イ
メージを示す図である。
【図１４】本発明によるデジタル・イメージのもう１つ
の望ましい拡大方法である。
【図１５】本発明によるフィードバック法を示す図であ
る。
【図１６】先行技術による平均化プロセスの２次元例を
示す図である。
【図１７】本発明による修正ステップの例を示す図であ
る。
【図１８】フィードバック法によって形成された拡大イ
メージを示す図である。
【符号の説明】
２７６、２８１、２８２、２８３：一時的ピクセル ２８０、２８４：もとのピクセル ２８６、２８８：目標ピクセル ３７７、３７９、３８１、３８３、３８７、３８９、３
９６：もとのピクセル ３８２、３８４、３９０、３９３、３９５、３９７：仮
想ピクセル ３８５、３９２、３９４、：追加ピクセル ４７５：ウインドウ ４７７：追加ピクセル ４７９、４８１、４８３：もとのピクセル ５７０：拡大イメージ ５７２：縮小イメージ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】それぞれ、レベルを有し、その位置の解像
    度がある、複数のもとのピクセルによって、デジタル・
    イメージを拡大するための方法において、 前記デジタル・イメージから複数の境界を備えたエッジ
    ・マップを作成するステップと、 前記デジタル・イメージと同じピクセル、及び、同じ数
    のピクセルを備えたイメージに、エッジ・マップを投影
    するステップと、 前記エッジ・マップによって設定された境界と交差しな
    いようにして、１つ以上のもとのピクセルのレベルに操
    作を加えることにより、もとのピクセル間の位置に１つ
    以上の追加ピクセルを発生し、 これによって、ピクセルの総数が、前記もとのピクセル
    の数及び拡大率と関連づけられるようにするステップを
    有する拡大方法。
  2. 【請求項２】前記投影ステップに、前記もとのイメージ
    への投影が含まれ、 前記追加ピクセルの発生後、ピクセル間の距離を拡大
    し、ピクセルの位置の解像度が、もとのピクセルと同じ
    になるようにするステップを有することを特徴とする請
    求項１に記載の拡大方法。
  3. 【請求項３】前記エッジ・マップの作成前に、前記もと
    のピクセルの離隔距離を比例するように拡大することに
    よって、前記もとのイメージを前記拡大イメージのサイ
    ズまで拡大するステップを有し、 前記投影ステップに、前記拡大イメージへの投影が含ま
    れることと、 前記追加ピクセルの発生後、ピクセルの位置の解像度
    が、もとのピクセルと同じになることを特徴とする請求
    項１に記載の拡大方法。
  4. 【請求項４】前記エッジ・マップの作成ステップにおい
    て、 前記デジタル・イメージを解析して、前記レベルが大幅
    に変化する近傍の位置を見つけ出すステップと、 前記見つけ出した任意の２つの位置間における距離が、
    ２つの隣接するもとのピクセル間の最短距離以下である
    場合、その２つの位置を接続して、エッジを形成するス
    テップを有することを特徴とする請求項２に記載の拡大
    方法。
  5. 【請求項５】前記解析ステップにおいて、 その大きさがその対応するピクセルのレベルに等しいイ
    ンパルス関数によって、各ピクセルを表すステップと、 一つの頂点を持つ連続関数を選択するステップと、 前記選択した関数を２回微分するステップと、 前記インパルス関数に関して微分した関数のたたみ込み
    を行うステップと、 前記たたみ込みステップによってほぼゼロが生じる位置
    を見つけ出すステップを有することを特徴とする請求項
    ４に記載の拡大方法。
  6. 【請求項６】前記解析ステップにおいて、 その大きさがその対応するピクセルのレベルに等しいイ
    ンパルス関数によって、各ピクセルを表すステップと、 一つの頂点を持つ連続関数を選択するステップと、 前記インパルス関数に関して選択された関数のたたみ込
    みを行うステップと、 前記たたみ込みの結果を２回微分するステップと、 前記微分ステップによってほぼゼロが生じる位置を見つ
    け出すステップを有することを特徴とする請求項４に記
    載の拡大方法。
  7. 【請求項７】前記見つけ出すステップにおいて、 見つけ出した位置のうち、その局所的レベル分散があら
    かじめ選択された値を下回るものを除去する、しきい値
    処理ステップを有することを特徴とする請求項５または
    ６に記載の拡大方法。
  8. 【請求項８】一時的ピクセルを形成するステップと、 前記たたみ込みステップの結果から一時的ピクセルのレ
    ベルを評価するステップと、 隣接する前記一時的ピクセルのレベルを比較するステッ
    プと、 前記レベルによって符号が変化する、隣接する一時的ピ
    クセル対を選択するステップと、 全ての選択対から、前記レベルがよりゼロに近い、一時
    的ピクセルに基づく位置を選択するステップを有するこ
    とを特徴とする請求項５に記載の拡大方法。
  9. 【請求項９】前記見つけ出すステップにおいて、 前記一時的ピクセルを形成するステップと、 前記微分ステップの結果から一時的ピクセルのレベルを
    評価するステップと、 隣接する前記一時的ピクセルのレベルを比較するステッ
    プと、 前記レベルによって符号が変化する、隣接する一時的ピ
    クセル対を選択するステップと、 全ての選択対から、前記レベルがよりゼロに近い、一時
    的ピクセルに基づく位置を選択するステップを有するこ
    とを特徴とする請求項６に記載の拡大方法。
  10. 【請求項１０】前記追加ピクセル発生ステップにおい
    て、 １つ以上のもとのピクセルのレベルを補間し、もとのピ
    クセルにすぐ近接した１つ以上の追加ピクセルのレベル
    を作り出すステップを有することを特徴とする請求項２
    または３に記載の拡大方法。
  11. 【請求項１１】前記追加ピクセルの発生ステップにおい
    て、 ウインドウ・サイズを選択するステップを有し、 前記境界にすぐ近接した全ての追加ピクセルに関して、 前記追加ピクセルに対してウインドウのセンタリングを
    行うステップと、 前記ウインドウ内にあって、追加ピクセルの境界側に位
    置する、もとのピクセルの平均レベルを計算するステッ
    プと、 前記追加ピクセルのレベルが、平均レベルから所定の値
    を超えて異なる場合、追加ピクセルのレベルを平均レベ
    ルに置換するステップを有することを特徴とする請求項
    ２または３に記載の拡大方法。
  12. 【請求項１２】前記イメージがハーフトーン・イメージ
    であり、 請求項１に記載の方法を実施する前に、前記イメージに
    逆ハーフトーン処理を施して、連続したイメージを形成
    するステップと、 請求項１に記載の方法を実施した後、結果生じたイメー
    ジにハーフトーン処理を施して、ハーフトーン・イメー
    ジを形成するステップを有することを特徴とする請求項
    １に記載の拡大方法。
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