JPH0944648A

JPH0944648A - 画像処理装置及び画像処理方法

Info

Publication number: JPH0944648A
Application number: JP7196409A
Authority: JP
Inventors: Masami Ogata; 昌美緒形
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎの劣化を抑制しつつ、低コストで偽輪
郭を緩和する。【解決手段】偽輪郭検出器１０は、所定の位置（ｉ，
ｊ）の画素の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）が偽輪郭の周辺画素
（偽輪郭点）であるか否かを判定し、偽輪郭点であると
判定すると、偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）をオンし、
偽輪郭点ではないと判定すると、偽輪郭判定フラグＦ
（ｉ，ｊ）をオフする。偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）
がオンされている場合、画素値変換器２０は、所定の位
置（ｉ，ｊ）の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）を、その画素値、ま
たはその近傍付近の画素値にランダムに変換して、補正
画素値Ｙo（ｉ，ｊ）を生成し、出力する。一方、偽輪
郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）がオフされている場合、画素
値Ｙ（ｉ，ｊ）を、そのまま補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）
として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置及び
画像処理方法に関し、特に、ビデオプレーヤ、プリンタ
等のディジタル画像を処理する画像出力装置において、
輝度信号の輝度レベルの変化を曖昧にすることにより、
画像の偽輪郭を緩和する画像処理装置及び画像処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばビデオカメラ等の一般的な
画像入力装置によって入力された画像を、放送局用のモ
ニタ等に代表される、入力画像信号をほぼ忠実に再現す
ることが可能な画像出力装置の表示画面上に、十分な画
質で表示させるためには、８ビットの量子化処理を画像
信号に施すことで十分であるとされている。従って、従
来のディジタル画像機器は、専ら、８ビットの量子化処
理を画像信号に施して、量子化処理した画像信号を入出
力するようになされている。

【０００３】ところで、民生用のテレビモニタは、画像
をより鮮明に再現するために、画像信号に階調変換処理
を施し、画像のコントラストを強調している。

【０００４】しかしながら、画像信号に階調変換処理を
施し、画像のコントラストを強調すると、量子化ステッ
プが拡大されるため、表示画面上における画像の実質的
な量子化精度が８ビット未満になり、階調が十分に表現
されず、画像に偽輪郭が発生するという問題がある。

【０００５】また、画像の偽輪郭は、画像信号に含まれ
るホワイトノイズによって、ある程度緩和されるが、特
に、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式等
に準拠して圧縮された画像においては、その画像信号の
高域成分（ノイズ等の成分）が減衰されているので、画
像の偽輪郭が緩和されず、偽輪郭が顕著になってしま
う。

【０００６】上述した画像の偽輪郭は、画像の量子化処
理における量子化ビット数を増加させることにより抑制
される。すなわち、画像の階調変換に伴い、量子化ステ
ップが拡大した場合においても、実質的な量子化精度が
８ビット以上になるように、予め量子化ビット数を増加
させることによって、画像の偽輪郭の発生が抑制され
る。

【０００７】さらに、上述したように、偽輪郭はホワイ
トノイズによって緩和されることから、適当な振幅を有
するホワイトノイズを画像信号に付加することによって
も、画像の偽輪郭を緩和することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像の
量子化処理における量子化ビット数を増加させることに
よる偽輪郭の抑制方法は、量子化ビット数の増加に伴
い、コストが高くなってしまうという課題を有してい
る。また、ホワイトノイズを画像信号に付加することに
よる偽輪郭の緩和方法は、ノイズの付加に伴いＳ／Ｎが
劣化してしまうという課題を有している。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、Ｓ／Ｎの劣化を抑制しつつ、低コストで、
画像の偽輪郭を緩和することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像処
理装置は、輝度信号の輝度レベルの段階的な変化によ
る、画像の偽輪郭を緩和する画像処理装置において、輝
度信号の輝度レベルに基づいて、所定の位置の注目画素
が画像の偽輪郭の周辺画素であるか否かを判定する偽輪
郭判定手段と、偽輪郭判定手段の判定結果に対応して、
注目画素の輝度レベルを所定の値に変換する画素値変換
手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】請求項１１に記載の画像処理方法は、輝度
信号の輝度レベルの段階的な変化による、画像の偽輪郭
を緩和する画像処理方法において、輝度信号の輝度レベ
ルに基づいて、所定の位置の注目画素が画像の偽輪郭の
周辺画素であるか否かを判定し、判定結果に対応して、
注目画素の輝度レベルを所定の値に変換することを特徴
とする。

【００１２】請求項１に記載の画像処理装置において
は、偽輪郭判定手段が、輝度信号の輝度レベルに基づい
て、所定の位置の注目画素が画像の偽輪郭の周辺画素で
あるか否かを判定し、画素値変換手段が、偽輪郭の判定
結果に対応して、注目画素の輝度レベルを所定の値に変
換する。

【００１３】請求項１１に記載の画像処理方法において
は、所定の位置の注目画素が画像の偽輪郭の周辺画素で
あるか否かが、輝度信号の輝度レベルに基づいて判定さ
れ、判定結果に対応して、注目画素の輝度レベルが所定
の値に変換される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明するが、その前に、特許請求の範囲に記載の
発明の各手段と以下の実施例との対応関係を明らかにす
るために、各手段の後の括弧内に対応する実施例（但
し、一例）を付加して、本発明の特徴を記述すると次の
ようになる。

【００１５】請求項１に記載の画像処理装置は、輝度信
号の輝度レベルの段階的な変化による、画像の偽輪郭を
緩和する画像処理装置において、輝度信号の輝度レベル
に基づいて、所定の位置の画素が画像の偽輪郭の周辺画
素であるか否かを判定する偽輪郭判定手段（例えば、図
１の偽輪郭検出器１０）と、偽輪郭判定手段の判定結果
に対応して、所定の位置の画素の輝度レベルを所定の値
に変換する画素値変換手段（例えば、図１の画素値変換
器２０）とを備えることを特徴とする。

【００１６】請求項６に記載の画像処理装置は、前記画
像の輝度信号に平滑化処理を施す平滑化手段（例えば図
９の空間平滑化器６０）をさらに備えることを特徴とす
る。

【００１７】なお、勿論この記載は、各手段を上記した
ものに限定することを意味するものではない。

【００１８】図１は、本発明を適用した偽輪郭緩和装置
の一実施例の構成を示すブロック図である。なお、本実
施例の偽輪郭緩和装置１は、画像の輝度成分のみを処理
するため、本実施例においては、画像の画素値は輝度レ
ベルを表すものとする。また、以下の記載において、Ｙ
は入力画像を表し、Ｙ（ｉ，ｊ）は入力画像Ｙの、所定
の位置（ｉ，ｊ）の画素の画素値（すなわち、輝度レベ
ル）を表すものとする。

【００１９】本実施例の偽輪郭緩和装置１においては、
偽輪郭検出器１０は、画像Ｙの各位置における画素値Ｙ
（ｉ，ｊ）（図示せぬＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換
されたもの）の入力を受け、画面上の各位置の画素が偽
輪郭の周辺画素であるか否かを判定するようになされて
いる。以下の記載においては、偽輪郭の周辺画素を偽輪
郭点と定義する。

【００２０】さらに、偽輪郭検出器１０は、所定の位置
（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点であると判定すると、その
画素値Ｙ（ｉ，ｊ）を画素値変換器２０に供給すると
き、画素値変換器２０に供給する、画素値Ｙ（ｉ，ｊ）
に対応する偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）をオンするよ
うになされている。

【００２１】一方、偽輪郭検出器１０は、所定の位置
（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点ではないと判定すると、そ
の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）を画素値変換器２０に供給すると
き、画素値変換器２０に供給する偽輪郭判定フラグＦ
（ｉ，ｊ）をオフするようになされている。

【００２２】つまり、偽輪郭検出器１０から画素値変換
器２０に供給される偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）は、
所定の位置（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点であると判定さ
れるとオンされ、偽輪郭点ではないと判定されるとオフ
されるようになされている。

【００２３】画素値変換器２０は、偽輪郭判定フラグＦ
（ｉ，ｊ）のオンまたはオフに対応して、偽輪郭検出器
１０を介して供給された画素値Ｙ（ｉ，ｊ）を所定の値
の補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）に変換して出力するように
なされている。

【００２４】次に、図１に示す偽輪郭緩和装置１の動作
を説明する。

【００２５】画像Ｙの各位置の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）が、
偽輪郭検出器１０に供給されると、偽輪郭検出器１０
は、画面上のすべての位置の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）に、以
下に示す処理を施し、各位置の画素が、偽輪郭点である
か否かを判定する。

【００２６】すなわち、偽輪郭検出器１０は、所定の位
置（ｉ，ｊ）の画素を注目画素として、その注目画素の
空間的近傍領域（本実施例の場合、図２に示すように、
注目画素を中心とする３画素×３画素の範囲の領域）内
のすべての画素の画素値が、連続する２個の値である場
合、その注目画素を偽輪郭点であると判定する。すなわ
ち、偽輪郭点は、偽輪郭（例えば図３中の太線部で示す
ように、隣接する画素の画素値が異なっており、その差
が比較的小さい場合における画素と画素の境界）の周辺
画素（偽輪郭に接していない画素も含む）を意味する。

【００２７】例えば、図２に示すような画素値が偽輪郭
検出器１０に入力された場合、所定の位置（Ｉ，Ｊ）の
注目画素の画素値Ｙ（Ｉ，Ｊ）は「１５０」である。ま
た、この場合の画像の偽輪郭は、図３中に示す太線部で
ある。すなわち、画素値は、図中、左下（位置（Ｉ−
２，Ｊ＋２））から、図中、右上（位置（Ｉ＋２，Ｊ−
２））方向へ、「１５０」，「１５１」，「１５２」の
ように連続した値で、段階的に、徐々に変化しており、
画素値「１５０」の領域と画素値「１５１」の領域との
境界部が偽輪郭を形成している。

【００２８】いま、位置（Ｉ，Ｊ）の注目画素の空間的
近傍領域Ｒ内の画素値が連続する２個の値（「１５０」
及び「１５１」）であるので、注目画素（位置（Ｉ，
Ｊ）の画素）は偽輪郭点であると判定される。そして、
偽輪郭検出器１０は、位置（Ｉ，Ｊ）の注目画素に対応
する偽輪郭判定フラグＦ（Ｉ，Ｊ）をオンにする。

【００２９】次に、偽輪郭検出器１０が、注目画素を偽
輪郭点ではないと判定する場合について、図４及び図５
を参照して説明する。

【００３０】例えば、図４中の位置（Ｉ₁，Ｊ₁）の画素
を注目画素とした場合、偽輪郭検出器１０は、この注目
画素を偽輪郭点ではないと判定する。すなわち、図４中
の位置（Ｉ₁，Ｊ₁）の画素を注目画素とすると、その注
目画素の空間的近傍領域Ｒ内の画素値は、連続する２個
の値ではない（この場合、３個の値「１４９」，「１５
０」，「１５１」の画素値が存在する）ので、偽輪郭検
出器１０は、位置（Ｉ₁，Ｊ₁）の注目画素を、偽輪郭点
ではないと判定する。

【００３１】また、図５中の位置（Ｉ₂，Ｊ₂）の画素を
注目画素とした場合、偽輪郭検出器１０は、この注目画
素を偽輪郭点ではないと判定する。すなわち、図５中位
置（Ｉ₂，Ｊ₂）の画素を注目画素とすると、その注目画
素の空間的近傍領域Ｒ内の画素値は、連続する２個の値
ではない（この場合、連続しない２個の値「１４９」及
び「１５１」が存在する）ので、偽輪郭検出器１０は、
位置（Ｉ₂，Ｊ₂）の注目画素を、偽輪郭点ではないと判
定する。

【００３２】そして、偽輪郭検出器１０は、偽輪郭点で
はないと判定した位置の画素（例えば、図４中の位置
（Ｉ₁，Ｊ₁）の画素、図５中の位置（Ｉ₂，Ｊ₂）の画
素）については、その画素に対応する偽輪郭判定フラグ
Ｆ（ｉ，ｊ）をオフにする。

【００３３】画素値変換器２０は、偽輪郭検出器１０か
ら供給された画素値Ｙ（ｉ，ｊ）を、その画素に対応す
る偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）のオンまたはオフに対
応して、所定の値の補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）に変換し
て出力する。以下に、画素値変換器２０の変換処理につ
いて説明する。

【００３４】すなわち、所定の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）に対
応する偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）がオンされている
場合（つまり、位置（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点である
と判定された場合）、画素値変換器２０は、位置（ｉ，
ｊ）の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）の値を、その空間的近傍領域
Ｒ内の連続する２個の値のいずれか一方の値に、ランダ
ムに変換して、補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）として出力す
る。

【００３５】例えば、上述したように、図２中の位置
（Ｉ，Ｊ）の画素は、偽輪郭検出器１０によって偽輪郭
点であると判定され、この画素に対応する偽輪郭判定フ
ラグＦ（Ｉ，Ｊ）はオンとされている。従って、この画
素値Ｙ（Ｉ，Ｊ）（＝「１５０」）は、画素値変換器２
０によって、空間的近傍領域Ｒ内の２個の値（「１５
０」または「１５１」）のうちのいずれか一方の値に、
ランダムに変換される。

【００３６】一方、偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）がオ
フの場合（つまり、位置（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点で
はないと判定された場合）、画素値変換器２０は、位置
（ｉ，ｊ）の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）を、実質的に変換せず
に、そのまま補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）として出力す
る。

【００３７】例えば、図４中の位置（Ｉ₁，Ｊ₁）の画素
または図５中の位置（Ｉ₂，Ｊ₂）の画素は、偽輪郭検出
器１０によって偽輪郭点ではないと判定されるので、こ
れらの画素値Ｙ（Ｉ₁，Ｊ₁）及びＹ（Ｉ₂，Ｊ₂）にそれ
ぞれ対応する偽輪郭判定フラグＦ（Ｉ₁，Ｊ₁）及びＦ
（Ｉ₂，Ｊ₂）はオフされる。従って、画素値変換器２０
は、画素値Ｙ（Ｉ₁，Ｊ₁）及びＹ（Ｉ₂，Ｊ₂）を変換せ
ず、補正画素値Ｙo（Ｉ₁，Ｊ₁）及びＹo（Ｉ₂，Ｊ₂）と
して、そのまま出力する。

【００３８】以上のような処理により、図２に示す画素
値は、例えば図６に示すように補正される。この場合、
例えば、図２中の位置（Ｉ，Ｊ）の画素値「１５０」
が、「１５１」に変換されている他、２個の連続する画
素値「１５０」及び「１５１」が、処理前の偽輪郭部
（図３中の太線部）の近傍に、バラツキを有して配置さ
れるようになり、画素値（輝度レベル）の変化が曖昧に
なり、画素値の段階的な変化による偽輪郭を緩和するよ
うにすることができる。

【００３９】図７は、本発明を適用した偽輪郭緩和装置
の他の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例
の偽輪郭緩和装置３０の構成は、図１に示す偽輪郭緩和
装置１の構成と基本的に同様であり、図１の偽輪郭検出
器１０の代わりに偽輪郭検出器１０Ａが設けられてい
る。

【００４０】なお、本実施例の偽輪郭緩和装置３０にお
いても、画像の輝度成分のみが処理されるため、画像の
画素値は輝度レベルを表すものとし、位置（ｉ，ｊ）の
画素値をＹ（ｉ，ｊ）と表すものとする。

【００４１】本実施例の偽輪郭緩和装置３０の偽輪郭検
出器１０Ａの行う偽輪郭検出処理は、図１の偽輪郭検出
器１０の処理と基本的に同様であるが、注目画素の画素
値Ｙ（ｉ，ｊ）が所定の範囲内にある場合（次に示す
（１）式の範囲にある場合）にのみ、上述した偽輪郭検
出器１０と同様の処理を行うようになされている。

【００４２】Ｙ_L≦Ｙ（ｉ，ｊ）≦Ｙ_H ・・・（１）

【００４３】上記（１）式中のＹ_L及びＹ_Hは、偽輪郭検
出器１０Ａに予め設定されている基準値である。このよ
うにすることによって、偽輪郭が、比較的顕著に現れる
（比較的目立ち易い）輝度レベル（画素値）を有する画
素にのみ、偽輪郭緩和処理を施すようにすることがで
き、画素値のバラツキによる不要なノイズ成分の付加を
抑制するようにすることができる。

【００４４】図８は、本発明を適用した偽輪郭緩和装置
の他の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例
の偽輪郭緩和装置４０の構成は、図１に示す偽輪郭緩和
装置１の構成と基本的に同様であるが、カラー画像につ
いての偽輪郭緩和処理を行うことができるようになされ
ている。

【００４５】なお、本実施例の偽輪郭緩和装置４０にお
いては、画像の輝度成分の他に、色成分についても処理
が行われるため、画像の画素値は、輝度レベルを示す輝
度データ及び２種類の色差データを表すものとし、位置
（ｉ，ｊ）の輝度データをＹ（ｉ，ｊ）と表し、２種類
の色差データをＵ（ｉ，ｊ）及びＶ（ｉ，ｊ）と表すも
のとする。

【００４６】すなわち、本実施例の偽輪郭緩和装置４０
においては、輝度データＹ（ｉ，ｊ）、色差データＵ
（ｉ，ｊ）及びＶ（ｉ，ｊ）が偽輪郭検出器１０Ｂに供
給される。偽輪郭検出器１０Ｂは、位置（ｉ，ｊ）の画
素の輝度データＹ（ｉ，ｊ）に対して、図１の偽輪郭検
出器１０と同様の処理を施し、位置（ｉ，ｊ）の画素
が、偽輪郭点であるか否かを判定する。なお、色差デー
タＵ（ｉ，ｊ）及びＶ（ｉ，ｊ）は、偽輪郭検出器１０
Ｂの処理には用いられない。

【００４７】画素値変換器２０Ｂは、偽輪郭検出器１０
Ｂから供給される輝度データＹ（ｉ，ｊ）、色差データ
Ｕ（ｉ，ｊ）及びＶ（ｉ，ｊ）に対して、次に示す処理
を施し、偽輪郭を緩和する。

【００４８】すなわち、偽輪郭検出器１０Ｂから画素値
変換器２０Ｂに供給される偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，
ｊ）がオンされている場合、画素値変換器２０Ｂは、図
１に示す画素値変換器２０と同様の処理を、偽輪郭判定
フラグＦ（ｉ，ｊ）に対応する輝度データＹ（ｉ，ｊ）
に施し、補正輝度データＹo（ｉ，ｊ）に変換して出力
する。さらに、この場合において、画素値変換器２０
Ｂは、色差データＵ（ｉ，ｊ）及びＶ（ｉ，ｊ）を所定
の値（空間的近傍領域Ｒ内の色差データの値から、ラン
ダムに選択した値）の補正色差データＵo（ｉ，ｊ）及
びＶo（ｉ，ｊ）に変換して出力する。従って、本実施
例においては、偽輪郭の周辺画素の輝度データ及び色差
データを曖昧に変化させるようにするので、カラー画像
についての偽輪郭を緩和するようにすることができる。

【００４９】図９は、本発明を適用した偽輪郭緩和装置
の他の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例
の偽輪郭緩和装置５０の構成は、図１に示す偽輪郭緩和
装置１の構成と基本的に同様であり、偽輪郭検出器１０
の前段に空間平滑化器６０が設けられた構成になってい
る。

【００５０】なお、本実施例の偽輪郭緩和装置５０にお
いては、画像の輝度成分のみが処理されるため、画像の
画素値は輝度レベルを表すものとし、位置（ｉ，ｊ）の
画素値をＹ（ｉ，ｊ）と表す。

【００５１】図１０は、図９に示す空間平滑化器６０の
構成例を示すブロック図である。この空間平滑化器６０
においては、微分器７０は、画面上の各位置の画素値の
水平方向の１次微分値ｄＨ（ｉ，ｊ）及び垂直方向の１
次微分値ｄＶ（ｉ，ｊ）を算出し、累積加算器７１に供
給するようになされている。

【００５２】累積加算器７１は、画面上の各画素を、各
々注目画素とし、その注目画素の空間的近傍領域Ｒ（図
２を参照）内の水平方向の１次微分値の総和ＳＨ（ｉ，
ｊ）及び垂直方向の１次微分値の総和ＳＶ（ｉ，ｊ）を
算出し、さらにＳＨ（ｉ，ｊ）及びＳＶ（ｉ，ｊ）の２
乗和（以下、微分２乗和という）Ｓ（ｉ，ｊ）を算出し
て、適応平滑化器７３に供給するようになされている。

【００５３】最大レベル差算出器７２は、画面上の各画
素を、各々注目画素とし、その注目画素の画素値Ｙ
（ｉ，ｊ）と空間的近傍領域Ｒ内の各画素の画素値との
差の絶対値を算出し、その絶対値の最大値（以下、最大
レベル差という）ＤＭＸ（ｉ，ｊ）を適応平滑化器７３
に供給するようになされている。

【００５４】適応平滑化器７３は、注目画素がエッジを
含まない一様領域に含まれている場合に、注目画素に対
して、空間平滑化処理を施すようになされている。すな
わち、適応平滑化器７３は、累積加算器７１から供給さ
れた微分２乗和Ｓ（ｉ，ｊ）及び最大レベル差ＤＭＸ
（ｉ，ｊ）が、それぞれ、予め設定されている所定のし
きい値よりも小さい場合に、微分２乗和Ｓ（ｉ，ｊ）及
び最大レベル差ＤＭＸ（ｉ，ｊ）の示す、位置（ｉ，
ｊ）の画素値（注目画素の画素値）Ｙ（ｉ，ｊ）に空間
的な平滑化処理を施し、平滑化した画素値Ｙ’（ｉ，
ｊ）を偽輪郭検出器１０に供給するようになされてい
る。

【００５５】次に、図９に示す偽輪郭緩和装置５０の動
作について説明する。

【００５６】図示せぬＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換
された画素値Ｙ（ｉ，ｊ）は、空間平滑化器６０の微分
器７０、最大レベル差算出器７２及び適応型平滑化器７
３に供給される。微分器７０は、次に示す（２）式及び
（３）式を用いて、各位置の画素の、水平方向の１次微
分値ｄＨ（ｉ，ｊ）及び垂直方向の１次微分値ｄＶ
（ｉ，ｊ）を算出する。

【００５７】ｄＨ（ｉ，ｊ）＝Ｙ（ｉ，ｊ）−Ｙ（ｉ−１，ｊ）・・・（２）ｄＶ（ｉ，ｊ）＝Ｙ（ｉ，ｊ）−Ｙ（ｉ，ｊ−１）・・・（３）

【００５８】そして、微分器７０は、算出した、各位置
の画素の、水平方向の１次微分値ｄＨ（ｉ，ｊ）及び垂
直方向の１次微分値ｄＶ（ｉ，ｊ）を累積加算器７１に
供給する。

【００５９】累積加算器７１は、次に示す（４）式及び
（５）式を用いて、位置（ｉ，ｊ）を注目画素として、
その注目画素の空間的近傍領域Ｒ（例えば、図２の空間
的近傍領域Ｒ）内の、水平方向の１次微分値の総和ＳＨ
（ｉ，ｊ）及び垂直方向の１次微分値の総和ＳＶ（ｉ，
ｊ）を、それぞれ算出する。

【００６０】

【数１】

【００６１】上記（４）式及び（５）式中のＭ及びＮ
は、空間的近傍領域Ｒの大きさによって設定される定数
である。

【００６２】さらに、累積加算器７１は、次に示す
（６）式を用いて、算出した水平方向の１次微分値の総
和ＳＨ（ｉ，ｊ）と垂直方向の１次微分値の総和ＳＶ
（ｉ，ｊ）の２乗和（すなわち、上述の微分２乗和）Ｓ
（ｉ，ｊ）を算出する。

【００６３】Ｓ（ｉ，ｊ）＝ＳＨ²（ｉ，ｊ）＋ＳＶ²（ｉ，ｊ）・・・（６）

【００６４】そして、累積加算器７１は、算出した、注
目画素についての微分２乗和Ｓ（ｉ，ｊ）を適応平滑化
器７３に供給する。

【００６５】最大レベル差算出器７２は、次に示す
（７）式を用いて、位置（ｉ，ｊ）を注目画素とした場
合の、注目画素の画素値Ｙ（ｉ，ｊ）と空間的近傍領域
Ｒ内の他の画素値とのレベル差をそれぞれ算出し、その
絶対値の最大値を、注目画素の最大レベル差ＤＭＸ
（ｉ，ｊ）として、適応平滑化器７３に供給する。

【００６６】

【数２】

【００６７】適応平滑化器７３は、供給された、注目画
素の微分２乗和Ｓ（ｉ，ｊ）及び最大レベル差ＤＭＸ
（ｉ，ｊ）が、次の（８）式及び（９）式を満たす場合
（すなわち、微分２乗和Ｓ（ｉ，ｊ）が所定のしきい値
ＴＨ₁ 以下であり、かつ、最大レベル差ＤＭＸ（ｉ，
ｊ）が所定のしきい値ＴＨ₂以下である場合）、注目画
素が一様領域内の画素であると判定し、注目画素の画素
値Ｙ（ｉ，ｊ）に対して、空間平滑化処理を施す。

【００６８】Ｓ（ｉ，ｊ）≦ＴＨ₁ ・・・（８）ＤＭＸ（ｉ，ｊ）≦ＴＨ₂ ・・・（９）

【００６９】上記（８）式及び（９）式中のしきい値Ｔ
Ｈ₁及びＴＨ₂は、適応平滑化器７３に予め設定されてい
る値である。

【００７０】微分２乗和Ｓ（ｉ，ｊ）は、注目画素の空
間的近傍領域Ｒ内のすべての画素の輝度レベルの高周波
成分の総和を表しており、この値が大きい場合、注目画
素の空間的近傍領域Ｒ内に真の輪郭（エッジ）を表す画
素が存在するものと考えられる。また、微分２乗和Ｓ
（ｉ，ｊ）の値が小さい場合、空間的近傍領域Ｒ内の画
素は、エッジを表しているのではなく、ノイズ成分を含
む画素であることを表している。そこで、適応平滑化器
７３は、（８）式を用いることによって、注目画素が一
様領域（エッジを含まず、主にノイズ成分を含む領域）
内の画素であることを検出し、基本的には注目画素に空
間平滑化処理を施すようにする。

【００７１】しかし、上記（８）式によって、注目画素
が一様領域（エッジを含まず、主にノイズ成分を含む領
域）内の画素であると判定された場合であっても、ＴＨ
₁の設定値によっては、エッジが空間的近傍領域Ｒ内に
含まれる場合がある。そこで、適応平滑化器７３は、実
際には、さらに（９）式を加味して、空間平滑化処理を
施すか否かを決定する。

【００７２】すなわち、最大レベル差ＤＭＸ（ｉ，ｊ）
は、注目画素の画素値（輝度レベル）と、その空間的近
傍領域Ｒ内の画素の画素値（輝度レベル）とのレベル差
のうち、最大のものを表している。適応平滑化器７３
は、（８）式により、注目画素の空間的近傍領域Ｒ内に
エッジを表す画素が存在しないと判定した場合であって
も、（９）式により、空間的近傍領域Ｒ内に、注目画素
の画素値とのレベル差が、しきい値ＴＨ₂ よりも大きな
画素が存在すると判定すると、エッジが空間的近傍領域
Ｒ内に存在する（注目画素が一様領域内の画素ではな
い）とみなし、注目画素の空間平滑化を行わない。

【００７３】そして、（８）式と（９）式の両方の条件
を満たした場合（注目画素が一様領域内の画素であると
判定された場合）、適応平滑化器７３は、注目画素の画
素値Ｙ（ｉ，ｊ）を、平均値フィルタ（所定の画素値
を、その近傍領域内の各画素値の平均値にするフィル
タ）またはメディアンフィルタ（所定の画素値を、その
近傍領域内のいずれかの画素値の中央値にするフィル
タ）等を用いて空間平滑化する。

【００７４】従って、適応平滑化器７３は、画面上の各
画素の画素値を、真の輪郭等を表す画素を平滑化するこ
となく、一様領域内の注目画素のみを正確に空間平滑化
するので、一様領域内のノイズを除去することができ
る。そして、適応平滑化器７３は、平滑化した画素値
Ｙ’（ｉ，ｊ）を偽輪郭検出器１０に供給する。偽輪郭
検出器１０及び画素値変換器２０は、図１に示す場合と
同様の動作を行い、偽輪郭を緩和する。

【００７５】本実施例の偽輪郭緩和装置５０において
は、空間的に平滑化された（ノイズ成分を除去した）画
素値に基づいて、偽輪郭の緩和処理を行っているので、
より正確に偽輪郭を緩和することができる。

【００７６】なお、本実施例の空間平滑化器６０を図７
に示す偽輪郭緩和装置３０及び図８に示す偽輪郭緩和装
置４０に設けるようにすることもできる。

【００７７】また、本実施例においては、適応平滑化器
７３が、（８）式及び（９）式を用いて空間平滑化処理
を行っているが、精度が然程問題にならない場合におい
ては、（８）式のみ、あるいは（９）式のみを用いるよ
うにしてもよい。

【００７８】図１１は、本発明を適用した偽輪郭緩和装
置の他の実施例の構成を示すブロック図である。本実施
例の偽輪郭緩和装置８０の構成は、図９に示す偽輪郭緩
和装置５０の構成と基本的に同様であり、空間平滑化器
６０と偽輪郭検出器１０との間に時間平滑化器９０が設
けられた構成になっている。

【００７９】本実施例の偽輪郭緩和装置８０において
は、空間平滑化器６０から出力された、空間平滑化処理
が施された画素値Ｙ’（ｉ，ｊ）が、時間平滑化器９０
及び画素値変換器２０Ｃに供給されるようになされてい
る。時間平滑化器９０は、供給された画素値Ｙ’（ｉ，
ｊ）に対して時間平滑化処理を施し、時間平滑化した画
素値Ｙ''（ｉ，ｊ）を偽輪郭検出器１０に供給するよう
になされている。

【００８０】偽輪郭検出器１０は、上記方法により、時
間的に平滑化された画素値Ｙ''（ｉ，ｊ）を基に、各位
置の画素が偽輪郭点であるか否かを判定する。画素値変
換器２０Ｃは、以下に示すようにして補正画素値Ｙo
（ｉ，ｊ）を生成し、出力するようになされている。

【００８１】すなわち、位置（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭
点であると判定された場合（偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，
ｊ）がオンされている場合）、画素値変換器２０Ｃは、
偽輪郭検出器１０より供給された、時間平滑化された画
素値Ｙ''（ｉ，ｊ）に、図１に示す画素値変換器２０と
同様の処理を施して、補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）を生成
して、出力するようになされている。

【００８２】一方、位置（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点で
はないと判定された場合（偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，
ｊ）がオフされている場合）、画素値変換器２０Ｃは、
空間平滑化器６０から供給された、空間平滑化された
（時間平滑化されていない）画素値Ｙ’（ｉ，ｊ）を、
そのまま補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）として出力するよう
になされている。

【００８３】次に、本実施例の偽輪郭緩和装置８０の動
作について説明する。

【００８４】空間平滑化器６０は、図９に示す偽輪郭緩
和装置５０の空間平滑化器６０と同様の処理（空間平滑
化処理）を、画素値Ｙ（ｉ，ｊ）に施し、空間平滑化し
た画素値Ｙ’（ｉ，Ｊ）を時間平滑化器９０及び画素値
変換器２０Ｃに供給する。

【００８５】時間平滑化器９０は、次に示す（１０）式
に基づいて、空間平滑化された画素値Ｙ’（ｉ，ｊ）を
時間平滑化し、時間平滑化した画素値Ｙ''（ｉ，ｊ）を
生成する。

【００８６】Ｙ''（ｉ，ｊ，ｋ）＝ａ・Ｙ’（ｉ，ｊ，ｋ） −（１−ａ）・Ｙ''（ｉ，ｊ，ｋ−１）（ａ≦１．０）・・・（１０）

【００８７】上記（１０）式中、Ｙ’（ｉ，ｊ，ｋ）
は、時刻ｋにおける、位置（ｉ，ｊ）の、空間平滑化さ
れた画素値を表し、Ｙ''（ｉ，ｊ，ｋ）は、その時刻ｋ
の、位置（ｉ，ｊ）の、時間平滑化された画素値を表し
ている。また、ａは、予め設定されている、所定の係数
である。

【００８８】そして、時間平滑化器９０は、時間平滑化
した画素値Ｙ''（ｉ，ｊ）（時刻を示す変数ｋは省略）
を偽輪郭検出器１０に供給する。

【００８９】偽輪郭検出器１０は、時間平滑化器９０か
ら供給された、画素値（時間平滑化された画素値）Ｙ''
（ｉ，ｊ）を基に、各位置の画素が、偽輪郭点であるか
否かを判定する。

【００９０】画素値変換器２０Ｃには、空間平滑化器６
０からの、空間平滑化された画素値Ｙ’（ｉ，ｊ）と、
偽輪郭検出器１０からの、時間平滑化された画素値Ｙ''
（ｉ，ｊ）が供給される。偽輪郭検出器１０により、位
置（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点であると判定された場合
（すなわち、偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）がオンの場
合）、画素値変換器２０Ｃは、偽輪郭検出器１０から供
給された、時間平滑化された画素値Ｙ''（ｉ，ｊ）に基
づいて、上述した方法により、補正画素値Ｙo（ｉ，
ｊ）を生成し、出力する。

【００９１】一方、偽輪郭検出器１０により、位置
（ｉ，ｊ）の画素が偽輪郭点ではないと判定された場合
（すなわち、偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）がオフの場
合）、画素値変換器２０Ｃは、空間平滑化器６０から供
給された、空間平滑化だけがなされた画素値Ｙ’（ｉ，
ｊ）を、そのまま補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）として、外
部に出力する。

【００９２】本実施例の偽輪郭緩和装置８０において
は、偽輪郭検出器１０が、時間平滑化された画素値を基
に、各位置の画素が偽輪郭点であるか否かの判定を行
い、画素値変換器２０Ｃが、偽輪郭点について、時間平
滑化された画素値から補正画素値Ｙo（ｉ，ｊ）を生成
するようにしているので、偽輪郭部分での時間的ノイズ
を抑制するようにすることができる。

【００９３】なお、本実施例の時間平滑化器９０を、図
１に示す偽輪郭緩和装置１、図７に示す偽輪郭緩和装置
３０及び図８に示す偽輪郭緩和装置４０に設けるように
することもできる。

【００９４】以上に示した実施例においては、注目画素
の周囲の空間的近傍領域Ｒとして、３画素×３画素の範
囲の領域を設定しているが、実際には、さらに大きな範
囲の領域が、空間的近傍領域として設定される。

【００９５】

【発明の効果】以上のように、本発明の画像処理装置及
び画像処理方法によれば、輝度信号の輝度レベルの値に
基づいて、所定の位置の画素が偽輪郭であるか否かを判
定し、判定結果に対応して、所定の位置の画素の輝度レ
ベルの値を所定の値に変換するようにしたので、Ｓ／Ｎ
の劣化を抑制しつつ、低コストで偽輪郭を緩和するよう
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した偽輪郭緩和装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。

【図２】偽輪郭検出器１０に供給される画素値の配置状
態の一例を示す配置図である。

【図３】図２に示す画面上の偽輪郭を説明する図であ
る。

【図４】偽輪郭検出器１０に供給される画素値の配置状
態の一例を示す配置図である。

【図５】偽輪郭検出器１０に供給される画素値の配置状
態の一例を示す配置図である。

【図６】画素値変換器２０から出力された補正画素値の
様子を示す図である。

【図７】本発明を適用した偽輪郭緩和装置の他の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明を適用した偽輪郭緩和装置の他の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図９】本発明を適用した偽輪郭緩和装置の他の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図１０】図９に示す空間平滑化器６０の構成例を示す
ブロック図である。

【図１１】本発明を適用した偽輪郭緩和装置の他の実施
例の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１偽輪郭緩和装置１０，１０Ａ，１０Ｂ偽輪郭検出器２０，２０Ｂ，２０Ｃ画素値変換器３０，４０，５０偽輪郭緩和装置６０空間平滑化器７０微分器７１累積加算器７２最大レベル差算出器７３適応平滑化器８０偽輪郭緩和装置９０時間平滑化器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輝度信号の輝度レベルの段階的な変化に
よる、画像の偽輪郭を緩和する画像処理装置において、前記輝度信号の輝度レベルに基づいて、所定の位置の注
目画素が前記画像の偽輪郭の周辺画素であるか否かを判
定する偽輪郭判定手段と、前記偽輪郭判定手段の判定結果に対応して、前記注目画
素の前記輝度レベルを所定の値に変換する画素値変換手
段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記偽輪郭判定手段は、前記注目画素の
周囲の空間的近傍領域内に配置される各画素の前記輝度
レベルの分布に基づいて、前記判定を行うことを特徴と
する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】前記偽輪郭判定手段は、前記注目画素の
前記輝度レベルが、予め設定されている所定の範囲に含
まれている場合にのみ、前記判定を行うことを特徴とす
る請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】前記画素値変換手段は、前記偽輪郭判定
手段が、前記注目画素を前記画像の偽輪郭の周辺画素で
あると判定した場合にのみ、前記変換を行うことを特徴
とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】前記偽輪郭判定手段は、前記注目画素の
前記輝度レベル及び前記注目画素の周囲の空間的近傍領
域内に配置される各画素の前記輝度レベルが連続する２
個の値であるとき、前記所定の位置の画素が前記画像の
偽輪郭であると判定し、前記画素値変換手段は、前記偽輪郭判定手段により、前
記画像の偽輪郭であると判定された前記注目画素の輝度
レベルを、前記連続する２個の値のうちのいずれかの値
に、ランダムに変換することを特徴とする請求項１に記
載の画像処理装置。
【請求項６】前記画像の輝度信号に平滑化処理を施す
平滑化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に
記載の画像処理装置。
【請求項７】前記平滑化手段は、空間的な平滑化処理
を前記画像の輝度信号に施すことを特徴とする請求項６
に記載の画像処理装置。
【請求項８】前記平滑化手段は、時間的な平滑化処理
を前記画像の輝度信号に施すことを特徴とする請求項６
に記載の画像処理装置。
【請求項９】前記平滑化手段は、前記注目画素の周囲
の空間的近傍領域内の各画素の高周波成分が小さいと
き、前記注目画素の輝度信号に前記空間的な平滑化処理
を施すことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装
置。
【請求項１０】前記平滑化手段は、前記注目画素の周
囲の空間的近傍領域内の各画素の前記輝度レベルの変化
が小さいとき、前記注目画素の輝度信号に前記空間的な
平滑化処理を施すことを特徴とする請求項７に記載の画
像処理装置。
【請求項１１】前記平滑化手段は、前記注目画素の周
囲の空間的近傍領域内の各画素の前記輝度レベルの変化
が小さく、かつ前記近傍領域内の各画素の前記輝度レベ
ルの高周波成分が小さいとき、前記注目画素の輝度信号
に前記空間的な平滑化処理を施すことを特徴とする請求
項７に記載の画像処理装置。
【請求項１２】輝度信号の輝度レベルの段階的な変化
による、画像の偽輪郭を緩和する画像処理方法におい
て、前記輝度信号の輝度レベルに基づいて、所定の位置の注
目画素が前記画像の偽輪郭の周辺画素であるか否かを判
定し、判定結果に対応して、前記注目画素の輝度レベルを所定
の値に変換することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】前記注目画素の、前記偽輪郭の周辺画
素であるか否かの判定は、前記注目画素の周囲の空間的
近傍領域内に配置される各画素の前記輝度レベルの分布
に基づいて行われることを特徴とする請求項１２に記載
の画像処理方法。