(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像の階調を削減したときに擬似輪郭が発生するおそれがある画像を擬似輪郭領域として検出する擬似輪郭領域検出装置であって、
原画像を空間周波数領域に変換して、原画像の空間周波数スペクトルを生成する原画像空間周波数変換部と、
指定された階調削減ビット数に基づき、空間低周波パワーの割合の閾値であるスペクトルパワー閾値を決定する閾値決定部と、
前記原画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が前記スペクトルパワー閾値を超える領域を原画像の擬似輪郭領域として検出する原画像擬似輪郭領域検出部と、を備え、
前記閾値決定部は、前記階調削減ビット数が大きいほど小さくなるように前記スペクトルパワー閾値を決定することを特徴とする擬似輪郭領域検出装置。
【請求項２】
前記原画像空間周波数変換部は、前記原画像をデシメーション無しで多重解像度解析して前記空間周波数領域に変換することを特徴とする、請求項１に記載の擬似輪郭領域検出装置。
【請求項３】
前記階調削減ビット数に応じて原画像の階調削減画像を生成する階調削減部と、
前記階調削減画像を空間周波数領域に変換して、階調削減画像の空間周波数スペクトルを生成する階調削減画像空間周波数変換部と、
前記階調削減画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が前記スペクトルパワー閾値を超える領域を階調削減画像の擬似輪郭領域として検出する階調削減画像擬似輪郭領域検出部と、
前記原画像の擬似輪郭領域、及び前記階調削減画像の擬似輪郭領域に共通する領域について、前記原画像の空間周波数スペクトル、及び前記階調削減画像の空間周波数スペクトルを比較し、前記階調削減画像の空間周波数スペクトルが前記原画像の空間周波数スペクトルよりも所定の閾値を超えて大きい領域を最終的な擬似輪郭領域として検出する総合擬似輪郭領域検出部と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の擬似輪郭領域検出装置。
【請求項４】
前記階調削減画像空間周波数変換部は、前記階調削減画像をデシメーション無しで多重解像度解析して前記空間周波数領域に変換することを特徴とする、請求項３に記載の擬似輪郭領域検出装置。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載の擬似輪郭領域検出装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原画像の階調を削減したときに擬似輪郭が発生するおそれがある画像を擬似輪郭領域として検出する擬似輪郭領域検出装置、及び擬似輪郭領域検出装置として機能させるプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を輪郭領域と非輪郭領域とに分類して、輪郭領域と非輪郭領域で平滑フィルタを選択的に使用することで、高画質の階調変換を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１に記載の階調変換処理装置は、Ｎ値階調画像中の着目画素およびその周辺画素に所定の重み係数を乗じて加算し、前記Ｎ値階調画像を前記Ｍ値階調画像（Ｎ＜Ｍ）に変換する第１の平滑フィルタと、走査開口サイズ若しくは加算する重み係数を異ならせることで、第１の平滑フィルタより平滑度を大きくし、Ｎ値階調画像をＭ値階調画像に変換する第２の平滑フィルタとを有する。そして、Ｎ値階調画像中の非輪郭領域及び輪郭領域を識別し、輪郭領域では第１の平滑フィルタの出力を選択する。また、Ｎ値階調画像中のエッジ量から混合比を算出し、混合比に基づいて第１の平滑フィルタと第２の平滑フィルタを混合したフィルタを生成し、非輪郭領域では該フィルタの出力を選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６５０７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、画像から非輪郭領域としてグラデーション領域を検出して平滑フィルタによりフィルタリング処理を行うことで、擬似輪郭の発生を考慮した平滑化を行うことができる。また、モニタなどで階調数を減少させて表示する際には、一般には単に階調変化が平坦に近いグラデーション領域の検出を行い、この領域に対して擬似輪郭の発生防止処理を行っている。従来、グラデーション領域は、単に近隣画素との輝度勾配などを調べるなどの方法により検出していた。しかし、このような方法では、擬似輪郭を高精度に検出するには不十分であった。
【０００５】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、擬似輪郭領域を高精度に検出することが可能な擬似輪郭領域検出装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る擬似輪郭領域検出装置は、原画像の階調を削減したときに擬似輪郭が発生するおそれがある画像を擬似輪郭領域として検出する擬似輪郭領域検出装置であって、原画像を空間周波数領域に変換して、原画像の空間周波数スペクトルを生成する原画像空間周波数変換部と、指定された階調削減ビット数に基づき、空間低周波パワーの割合の閾値であるスペクトルパワー閾値を決定する閾値決定部と、前記原画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が前記スペクトルパワー閾値を超える領域を原画像の擬似輪郭領域として検出する原画像擬似輪郭領域検出部と、を備え、前記閾値決定部は、前記階調削減ビット数が大きいほど小さくなるように前記スペクトルパワー閾値を決定することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明に係る擬似輪郭領域検出装置において、前記空間周波数変換部は、前記原画像をデシメーション無しで多重解像度解析して前記空間周波数領域に変換することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に係る擬似輪郭領域検出装置において、前記階調削減ビット数に応じて原画像の階調削減画像を生成する階調削減部と、前記階調削減画像を空間周波数領域に変換して、階調削減画像の空間周波数スペクトルを生成する階調削減画像空間周波数変換部と、前記階調削減画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が前記スペクトルパワー閾値を超える領域を階調削減画像の擬似輪郭領域として検出する階調削減画像擬似輪郭領域検出部と、前記原画像の擬似輪郭領域、及び前記階調削減画像の擬似輪郭領域に共通する領域について、前記原画像の空間周波数スペクトル、及び前記階調削減画像の空間周波数スペクトルを比較し、前記階調削減画像の空間周波数スペクトルが前記原画像の空間周波数スペクトルよりも所定の閾値を超えて大きい領域を最終的な擬似輪郭領域として検出する総合擬似輪郭領域検出部と、を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る擬似輪郭領域検出装置において、前記階調削減画像空間周波数変換部は、前記階調削減画像をデシメーション無しで多重解像度解析して前記空間周波数領域に変換することを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記擬似輪郭領域検出装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原画像の階調を削減したときに発生する擬似輪郭領域を高精度に検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る擬似輪郭領域検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る擬似輪郭領域検出装置における擬似輪郭領域検出部の処理を説明する図である。
【図３】本発明の実施例２に係る擬似輪郭領域検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２に係る擬似輪郭領域検出装置における総合擬似輪郭領域検出部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、実施例１の擬似輪郭領域検出装置について説明する。図１は、実施例１に係る擬似輪郭領域検出装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、擬似輪郭領域検出装置１は、原画像空間周波数変換部１０と、閾値決定部２０と、原画像擬似輪郭領域検出部３０と、を備える。
【００１５】
原画像空間周波数変換部１０は、原画像を、窓関数を用いた離散フーリエ変換、ブロック分割を用いた離散コサイン変換、多重解像度解析などの位相情報をもつ方法で空間周波数領域に変換し、空間周波数スペクトルを生成する。そして、生成した原画像の空間周波数スペクトルを原画像擬似輪郭領域検出部３０に出力する。
【００１６】
原画像の解像度精度で高精度に擬似輪郭領域を検出するためには、原画像空間周波数変換部１０は、原画像をデシメーション無しで、つまり画像サイズの縮小を行わずに、多重解像度解析（例えば、ｎ階ウェーブレット分解）するのが好適である。分解階数ｎを大きくすれば、十分直流成分に近い帯域にまで空間周波数帯域分解を行うことができる。例えば、ｎ＝４とすると、原画像の水平及び垂直方向の標本化周波数の１／１６まで空間周波数帯域分解を行うことができる。
【００１７】
閾値決定部２０は、ユーザにより指定された階調削減ビット数に基づき、空間低周波パワーの割合の閾値であるスペクトルパワー閾値を決定する。そして、決定したスペクトルパワー閾値を原画像擬似輪郭領域検出部３０に出力する。階調削減ビット数が大きいほど、本来階調が滑らかに変化する領域が階段状に変化する領域となり、擬似輪郭が発生する可能性が高くなる。そして、階調が階段状に変化する領域では、空間高周波パワーの割合が増す。そこで、閾値決定部２０は、擬似輪郭領域の検出精度を高くするために、階調削減ビット数が大きいほどスペクトルパワー閾値が小さくなるように決定する。
【００１８】
閾値決定部２０は、階調削減ビット数とスペクトルパワー閾値とを対応付けた表を予め記憶し、対応表に基づいてスペクトルパワー閾値を決定してもよい。表１に、階調削減ビット数とスペクトルパワー閾値の対応表の一例を示す。なお、スペクトルパワー閾値は最大で１である。例えば、閾値決定部２０が表１に示す対応表を有しており、階調削減ビット数が２ビットである場合には、閾値決定部２０はスペクトルパワー閾値を０．９２と決定する。
【００１９】
【表１】
0005837844.tif 000002
【００２０】
原画像擬似輪郭領域検出部３０は、原画像空間周波数変換部１０により生成された各周波数帯域の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が閾値決定部２０により決定されたスペクトルパワー閾値を超える領域を擬似輪郭領域として検出する。
【００２１】
図２は、原画像擬似輪郭領域検出部３０の処理を説明する図である。ここでは、原画像空間周波数変換部１０において原画像がデシメーション無しで、スペクトルパワーを正規化すべくパーセバルの等式を満たすようにして、４階ウェーブレット分解された場合について示している。図２（ａ）に示す画像Ａは、第１階層の空間高周波成分（ＬＨ，ＨＬ，ＨＨ成分）の画像である。画像Ｂは、第２階層の空間高周波成分の画像である。画像Ｃは、第３階層の空間高周波成分の画像である。画像Ｄは、第４階層の空間高周波成分の画像である。画像Ｅは、第４階層の空間低周波成分（ＬＬ成分）の画像である。画像ブロックａ〜ｅは、画像Ａ〜Ｅにおいて同じ位相位置に存在する画像ブロックであり、空間周波数変換部１０が原画像をデシメーション無しでウェーブレット分解する場合には、画像ブロックａ〜ｅのサイズを１画素とすることができる。
【００２２】
図２（ｂ）に示すスペクトル領域ア〜オは、それぞれ画像ブロックａ〜ｅのパワースペクトル領域を表している。原画像擬似輪郭領域検出部３０は、画像Ａ〜Ｅにおいて同じ位相位置に存在する画像ブロックａ〜ｅについてパワースペクトルを解析し、空間低周波パワーの割合を算出する。空間低周波パワーの割合は、全周波数帯域のスペクトル（スペクトル領域ア〜オ）に対する、空間低周波帯域のスペクトル（スペクトル領域オ）の割合とする。
【００２３】
そして、原画像擬似輪郭領域検出部３０は、算出した空間低周波パワーの割合が、スペクトルパワー閾値を超える領域を原画像の擬似輪郭領域として検出する。擬似輪郭領域は、例えば、空間低周波パワーの割合がスペクトルパワー閾値を超える位相位置を１とし、空間低周波パワーの割合がスペクトルパワー閾値未満となる位相位置を０とする２値画像とすることができる。
【００２４】
なお、空間周波数変換部１０が原画像をデシメーション有りでウェーブレット分解する場合には、分解階数ｎが大きくなるにつれて画像サイズが縦横方向にそれぞれ１／２になるため、第４階層の画像ブロックｄ，ｅの画像サイズを１画素としたとき、第３階層の画像ブロックｃの画像サイズは２×２画素となり、第２階層の画像ブロックｂの画像サイズは４×４画素となり、第１階層の画像ブロックａの画像サイズは８×８画素となる。すなわち、原画像空間周波数変換部１０が原画像をデシメーション有りで多重解像度解析する場合には、原画像擬似輪郭領域検出部３０は、各階層の画像において同じ位相位置に存在する画像ブロックのサイズを、ウェーブレット分解階数に応じた値とする必要がある。
【００２５】
上述したように、実施例１の擬似輪郭領域検出装置１は、原画像空間周波数変換部１０により、原画像を空間周波数領域に変換して空間周波数スペクトルを生成し、閾値決定部２０により、指定された階調削減ビット数に基づき空間低周波パワーの割合の閾値であるスペクトルパワー閾値を決定し、原画像擬似輪郭領域検出部３０により、空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得して同じ位相位置における空間低周波パワーの割合がスペクトルパワー閾値を超える領域を擬似輪郭領域として検出する。閾値決定部２０は、階調削減ビット数が大きいほど小さくなるようにスペクトルパワー閾値を決定するため、実施例１の擬似輪郭領域検出装置１によれば、階調削減ビット数に応じて適切な擬似輪郭領域を検出することができるようになる。
【００２６】
また、原画像空間周波数変換部１０は、原画像をデシメーション無しで多重解像度解析して前記空間周波数領域に変換するのが好適である。この場合、原画像の解像度精度（１画素単位）で高精度な擬似輪郭領域を検出することができるようになる。
【００２７】
なお、上述した擬似輪郭領域検出装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、擬似輪郭領域検出装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、実施例２の擬似輪郭領域検出装置について説明する。実施例２の擬似輪郭領域検出装置では、原画像及び階調削減画像の両方の擬似輪郭領域及び空間周波数スペクトルから、最終的な擬似輪郭領域を検出する。図３は、実施例２に係る擬似輪郭領域検出装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、擬似輪郭領域検出装置２は、原画像空間周波数変換部１０と、閾値決定部２０と、原画像擬似輪郭領域検出部３０と、階調削減部４０と、階調削減画像空間周波数変換部５０と、階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０と、総合擬似輪郭領域検出部７０と、を備える。
【００２９】
原画像空間周波数変換部１０は、原画像を、位相情報をもつ方法で空間周波数領域に変換し、原画像の空間周波数スペクトルを生成する。そして、生成した原画像の空間周波数スペクトルを原画像擬似輪郭領域検出部３０、及び総合擬似輪郭領域検出部７０に出力する。原画像の解像度精度で高精度に擬似輪郭領域を検出するためには、原画像をデシメーション無しで多重解像度解析するのが好適である。なお、原画像空間周波数変換部１０が原画像をデシメーション有りで多重解像度解析する場合には、原画像擬似輪郭領域検出部３０は、各階層の画像において同じ位相位置に存在する画像ブロックのサイズを、ウェーブレット分解階数に応じた値とする必要がある。
【００３０】
閾値決定部２０は、ユーザにより設定された階調削減ビット数に基づき、空間低周波パワーの割合の閾値であるスペクトルパワー閾値を、階調削減ビット数が大きいほど小さくなるように決定する。そして、決定したスペクトルパワー閾値を原画像擬似輪郭領域検出部３０、及び階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０に出力する。
【００３１】
原画像擬似輪郭領域検出部３０は、原画像空間周波数変換部１０により生成された原画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が閾値決定部２０により決定されたスペクトルパワー閾値を超える領域を原画像の擬似輪郭領域として検出する。ただし、実施例１とは異なり、原画像擬似輪郭領域検出部３０が生成した原画像の空間周波数スペクトルは最終的に擬似輪郭領域検出装置２が出力する擬似輪郭領域ではなく、後述する所定の処理を行った後に最終的な擬似輪郭領域が決定される。原画像擬似輪郭領域検出部３０は、検出した原画像の擬似輪郭領域を総合擬似輪郭領域検出部７０に出力する。
【００３２】
階調削減部４０は、ユーザにより指定された階調削減ビット数に応じて原画像の階調を削減した階調削減画像を生成する。そして、生成した階調削減画像を階調削減画像空間周波数変換部５０に出力する。例えば、１０ビット（１０２４階調）から８ビット（２５６階調）に２ビットの階調削減を行う場合、原画像の階調を４で割った整数値の画像を階調削減画像とする。
【００３３】
階調削減画像空間周波数変換部５０は、階調削減部４０により生成された階調削減画像を、位相情報をもつ方法で空間周波数領域に変換し、階調削減画像の空間周波数スペクトルを生成する。そして、生成した階調削減画像の空間周波数スペクトルを階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０、及び総合擬似輪郭領域検出部７０に出力する。階調削減画像の解像度精度で高精度に擬似輪郭領域を検出するためには、階調削減画像をデシメーション無しで多重解像度解析するのが好適である。
【００３４】
階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０は、階調削減画像空間周波数変換部５０により生成された階調削減画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合が閾値決定部２０により決定されたスペクトルパワー閾値を超える領域を階調削減画像の擬似輪郭領域として検出する。そして、検出した階調削減画像の擬似輪郭領域を総合擬似輪郭領域検出部７０に出力する。
【００３５】
総合擬似輪郭領域検出部７０は、原画像擬似輪郭領域検出部３０により検出された原画像の擬似輪郭領域、及び階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０により検出された階調削減画像の擬似輪郭領域に共通する領域について、原画像空間周波数変換部１０により生成された原画像の空間周波数スペクトル、及び階調削減画像空間周波数変換部５０により生成された階調削減画像の空間周波数スペクトルを比較し、階調削減画像の空間周波数スペクトルが原画像の空間周波数スペクトルよりも所定の閾値を超えて大きい領域を最終的な擬似輪郭領域として検出する。図４は、総合擬似輪郭領域検出部７０の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、総合擬似輪郭領域検出部７０は、共通擬似輪郭領域検出部７１と、判定部７２と、を備える。
【００３６】
共通擬似輪郭領域検出部７１は、原画像擬似輪郭領域検出部３０により検出された原画像の擬似輪郭領域、及び階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０により検出された階調削減画像の擬似輪郭領域に共通する領域を共通擬似輪郭領域として検出する。そして、検出した共通擬似輪郭領域を判定部７２に出力する。例えば、原画像の擬似輪郭領域及び階調削減画像の擬似輪郭領域が、擬似輪郭領域を１とし、他の部分を０とする２値画像である場合には、両者の論理積を計算することにより、２値画像の共通擬似輪郭領域を検出することができる。
【００３７】
判定部７２は、共通擬似輪郭領域検出部７１により検出された共通擬似輪郭領域について、原画像空間周波数変換部１０により生成された原画像の空間周波数スペクトル、及び階調削減画像空間周波数変換部５０により生成された階調削減画像の空間周波数スペクトルを比較する。階調削減画像の空間周波数スペクトルが原画像の空間周波数スペクトルよりも所定の閾値を超えて大きい領域は、原画像の階調を削減したことにより擬似輪郭が発生していると考えられるため、判定部７２は、当該領域を最終的な擬似輪郭領域として検出する。
【００３８】
上述したように、実施例２の擬似輪郭領域検出装置２は、原画像空間周波数変換部１０により、原画像を空間周波数領域に変換して空間周波数スペクトルを生成し、閾値決定部２０により、階調削減ビット数が大きいほど小さくなるように空間低周波パワーの割合の閾値であるスペクトルパワー閾値を決定し、擬似輪郭領域検出部３０により、空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得して同じ位相位置における空間低周波パワーの割合がスペクトルパワー閾値を超える領域を擬似輪郭領域として検出する。また、階調削減部４０により、階調削減ビット数に応じて原画像の階調削減画像を生成し、階調削減画像空間周波数変換部５０により、階調削減画像を空間周波数領域に変換して、階調削減画像の空間周波数スペクトルを生成し、階調削減画像擬似輪郭領域検出部６０により、階調削減画像の空間周波数スペクトルを位相位置ごとに取得し、同じ位相位置における空間低周波パワーの割合がスペクトルパワー閾値を超える領域を階調削減画像の擬似輪郭領域として検出する。そして、総合擬似輪郭領域検出部７０により、原画像の擬似輪郭領域、及び階調削減画像の擬似輪郭領域に共通する領域について、原画像の空間周波数スペクトル、及び階調削減画像の空間周波数スペクトルを比較し、階調削減画像の空間周波数スペクトルが原画像の空間周波数スペクトルよりも所定の閾値を超えて大きい領域を最終的な擬似輪郭領域として検出する。このように、実施例２の擬似輪郭領域検出装置２によれば、原画像と階調削減画像の双方の擬似輪郭領域から最終的な擬似輪郭領域を検出するため、実施例１の擬似輪郭領域検出装置１に比べて、より高精度な擬似輪郭領域を検出することができるようになる。
【００３９】
また、原画像空間周波数変換部１０及び階調削減画像空間周波数変換部５０は、原画像をデシメーション無しで多重解像度解析して前記空間周波数領域に変換するのが好適である。この場合、原画像の解像度精度（１画素単位）で高精度な擬似輪郭領域を検出することができるようになる。
【００４０】
なお、上述した擬似輪郭領域検出装置２として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、擬似輪郭領域検出装置２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【００４１】
上述の各実施例は、個々に代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
このように、本発明によれば、高精度に擬似輪郭領域を検出することができるので、擬似輪郭領域を検出する任意の用途や、擬似輪郭領域と非擬似輪郭領域とで異なる量子化ステップで再量子化して階調削減を行うといった用途に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２    擬似輪郭領域検出装置
１０      原画像空間周波数変換部
２０      閾値決定部
３０      原画像擬似輪郭領域検出部
４０      階調削減部
５０      階調削減画像空間周波数変換部
６０      階調削減画像擬似輪郭領域検出部
７０      総合擬似輪郭領域検出部
７１      共通擬似輪郭領域検出部
７２      判定部
【図１】
0005837844.tif 000003
【図２】
0005837844.tif 000004
【図３】
0005837844.tif 000005
【図４】
0005837844.tif 000006