(57)【要約】【課題】　画像の鮮明度をユーザの好みに合わせて個別調整する単純で堅牢な画像処理方法を提供する。【解決手段】　第１の比較において、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭と、その画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭とを比較する段階と、その第１の比較に基づいてシャープネスフィルタを生成する段階とを含む。【選択図】　　　図１
2004139601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　第１の比較において、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭と、前記画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭とを比較する段階と、
　前記第１の比較に基づいてシャープネスフィルタを生成する段階
とを含む画像処理方法。
【請求項２】
　鮮明化された画像を得るために前記画像に対して前記シャープネスフィルタを適用する段階をさらに含む、請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
　さらに、前記鮮明化された画像の前記鮮明度を表すエッジ輪郭を生成し、および、前記鮮明化された画像の鮮明度を表す前記生成されたエッジ輪郭と前記目標エッジ輪郭との間の後続の比較に基づいて前記シャープネスフィルタを変更する段階を含む、請求項２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
　さらに、シャープネスフィルタが全周波数において実質的に均一になるまで、前記鮮明化された画像の鮮明度を表すエッジ輪郭を生成して、前記鮮明化された画像の鮮明度を表す最も最近に生成された前記エッジ輪郭と前記目標エッジ輪郭との間の後続の比較に基づいて前記シャープネスフィルタを変更する前記段階を反復的に繰り返すことを含む、請求項３に記載の画像処理方法。
【請求項５】
　前記第１の比較は、
　前記輪郭を表す周波数スペクトルを得るために、前記画像の前記鮮明度を表す前記画像エッジ輪郭と前記画像の前記所望の鮮明度を表す前記目標エッジ輪郭とを周波数空間に変換する段階と、
　前記得られたスペクトルに包絡線を適合させる段階と、
　目標スペクトルを生成するために、前記画像エッジ輪郭に対応する前記スペクトルを、目標エッジ輪郭に対応する前記スペクトルに分割する段階
とを含む請求項２に記載の画像処理方法。
【請求項６】
　第１の比較において、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭と前記画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭とを比較し、前記第１の比較に基づいてシャープネスフィルタを生成するよう適合されているプロセッサ。
【請求項７】
　コンピュータ上で実行する時に、前記コンピュータに請求項１の各段階を実行させるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は画像処理に関する。特に、本発明は、ディジタル画像のためのシャープネスフィルタを定める（determine）方法に関する。さらに、本発明は、定めたシャープネスフィルタを使用してディジタル画像を鮮明化することが可能なプロセッサにも関する。
【背景技術】
【０００２】
　ディジタル画像の鮮明度は、様々な要素の中で特に、そのディジタル画像の捕捉に用いられた捕捉装置によって定めることができる。画像が捕捉された後に、目視者によって知覚されるその画像の品質をシャープネスフィルタの適切な使用によって向上させることが可能である。
【０００３】
　しかし、プリンタ変調伝達関数（ＭＴＦ）よりも多くを補正（compensate）するための、例えばプリンタ内における、鮮明化のデフォルト使用は、特に画像ソースが予め鮮明化されている場合に、過剰に鮮明化された出力画像を生じさせる可能性がある。これとは逆に、不十分な鮮明化が使用される場合には、プリンタによって生じた画像をプリンタのＭＴＦが不鮮明化するが、このことは望ましくない。ディジタルカメラを使用して捕捉された画像の場合には、カメラ内に組み込まれているアルゴリズムが、捕捉された画像を予め鮮明化する働きをし、したがって過剰に鮮明化された画像がプリンタから出力される事態を引き起こす場合が多い。これは、画像の過剰な鮮明化が真の画像データを歪ませて画像の中へのアーチファクト（artefact）の導入を結果的に引き起こす可能性があるので、望ましくない。
【０００４】
　画像の鮮明度を計算する方法及び装置が開示されている（特許文献１）。
　また、画像を鮮明化する適切な量を求める装置及び方法が開示されている（特許文献２）。
　また、対象の境界を横切るグレーレベルの変化に基づく画像エッジ輪郭の領域に基づく計量の計算のためのアルゴリズムが提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，０９７，８４７号
【特許文献２】米国特許第５，８６７，６０６号
【非特許文献１】“Algorithm for the computation of region-based image edge profile acutance”Journal of Electronic Imaging, January 1995, Vol.4(1), pages 62-70.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　画像の最適な鮮明度を実現することができるようにシャープネスフィルタを定めることができる画像処理方法が必要とされている。
【０００７】
　さらに、所望のすなわち意図された共通鮮明度レベルにディジタルソース画像を正規化することができるシャープネスフィルタを定めることを可能にする方法も必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　本発明の第１の側面では、画像処理方法が提供される。この方法は、第１の比較において、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭と、その画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭とを比較する段階と、この第１の比較に基づいてシャープネスフィルタを生成する段階とを含む。このシャープネスフィルタが生成された後に、この方法は、さらに、鮮明化された画像を得るためにその画像に対してシャープネスフィルタを適用する段階を含むことが好ましい。
【０００９】
　この方法は、さらに、鮮明化された画像の鮮明度を表すエッジ輪郭を生成し、および、鮮明化された画像の鮮明度を表す生成されたエッジ輪郭と目標エッジ輪郭との間の後続の比較に基づいてシャープネスフィルタを変更する段階を含むことが好ましい。
【００１０】
　この方法は、さらに、シャープネスフィルタが全周波数において実質的に均一（unity）になるまでそのシャープネスフィルタの変更の段階を反復的に繰り返すことを含むことが好ましい。言い換えると、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭を生成するために、後に続いてフィルタリングされる画像が使用される毎に、この方法が反復的に繰り返される。
【００１１】
　一実施形態では、第１の比較は、例えば高速フーリエ変換ＦＦＴを使用して、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭と画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭とを周波数空間に変換する段階を含む。したがって、エッジ輪郭を表す周波数スペクトルが得られる。この後に、この得られたスペクトルに包絡線を適合させる段階と、目標スペクトルを生成するために、画像エッジ輪郭に対応するスペクトルを、所望のエッジ輪郭に対応するスペクトルに分割する段階とが続く。
【００１２】
　一実施形態では、目標エッジ輪郭は目視者が好むエッジ関数の形状（edge function shape）である。好ましくはこの目標エッジ輪郭は、さらに、画像の出力形式が生成される出力装置のＭＴＦ関数を補正するために変更される。この適合は、出力装置のＭＴＦに基づいた任意の適切な適合であってよいが、典型的には、目標エッジ関数に高周波数成分を加えることを含んでよい。
【００１３】
　本発明は、好ましくは鮮明化された画像におけるノイズを制御するために目標スペクトルを変更する段階を含むことが好ましい。この変更は、目標スペクトルのゲインを最大値においてクリップし、それによって鮮明化画像におけるノイズの蓄積を制限することを含む。目標スペクトルがクリップされた後に、そのゲインが、目標値、すなわち、予め決められた数の周波数ビン（frequency bin）の範囲内に低減されることが好ましい。
【００１４】
　目標スペクトルは、鮮明化された画像におけるノイズを制御するために、ノイズ推定法（noise estimation method）に基づいて変更することができる。
【００１５】
　本発明の第２の側面によると、第１の比較において、画像の鮮明度を表す画像エッジ輪郭とこの画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭とを比較し、この第１の比較に基づいてシャープネスフィルタを生成するよう適合されているプロセッサが提供される。
【００１６】
　本発明の第３の側面によると、コンピュータ上で実行する時に本発明の第１の側面の各段階をそのコンピュータに実行させる、例えばＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク等のようなコンピュータ可読媒体上に随意に記憶されるコンピュータプログラム製品が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
　本発明は、画像の鮮明度を表すその画像から得られたエッジ輪郭と、その画像の所望の鮮明度を表す目標エッジ輪郭との間の比較に基づいて、その画像に対するシャープネスフィルタを生成する方法を提供する。この方法は、画像の鮮明度を最適化することが可能な、画像に対するシャープネスフィルタを得る単純で堅牢な方法である。さらに、この同じ目標エッジ輪郭が、幾つかの異なるソース画像に対する本発明の方法における比較に使用される場合には、ディジタルソース画像を共通鮮明度レベルに正規化することが可能なシャープネスフィルタを定めることが可能である。
【００１８】
　一実施形態では、この方法の第１のサイクルからのフィルタされた画像が、この画像をさらにフィルタしてその画像を最適化された鮮明度レベルにするための後続のフィルタを生成するために使用される、反復プロセスが使用される。２つの反復サイクル以内で、画像が最適化された鮮明度に極めて近いということが発見されている。
【００１９】
　一実施形態では、画像の所望の平滑度（smoothness）を表す目標エッジ輪郭が、生成されたフィルタにおいて対応する適合が行われるように適合させられる。これは、例えば、画像の出力形式をプリントするために使用されるプリンタのＭＴＦを補正するために使用されることが可能である。
【００２０】
　以下に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
　本発明は、画像が過剰に鮮明化されることも、画像の鮮明化が不十分であることもないように、計算された量だけ画像を鮮明化する方法に関する。
【００２２】
　図１は、本発明の方法における各段階を示す流れ図である。最初に、ステップ２において、エッジ輪郭が、処理対象であるディジタル画像から受け取られ、このエッジ輪郭はその画像の鮮明度を表している。このディジタル画像はディジタルカメラから得てもよいし、または、アナログ画像のディジタルスキャニングの出力から得てもよい。エッジ輪郭は、任意の適切な方法を使用して生成することができる。適切な方法の一例が、本出願と同一の出願日付を有しかつ本出願人の内部整理番号８４８６２を有する標題「画像処理」の本出願人の同時係属中の英国特許出願に説明されている方法である。ステップ４では、目標エッジ輪郭が生成される。この目標エッジ輪郭は画像の所望の鮮明度を表している。これは、目視者のエッジ形状の好みでも、理想的な二乗関数（ideal square function）でもあってよく、または、この代案として、後述するようにプリンタＭＴＦを計算に入れるための何らかの重み付けを含んでもよい。
【００２３】
　ステップ６とステップ８のそれぞれにおいて、画像エッジ輪郭と目標エッジ輪郭とが、対応する実値スペクトル（real valued spectra）ＦＦＴ2、ＦＦＴ1を得るために、周波数空間に変換される。これらのスペクトルにおけるヌルを除去するために、これらのスペクトルの大きさ関数（magnitude function）の包絡線が見い出され、その次に、ステップ１０において、測定されたスペクトル（ＦＦＴ2）からの包絡線が目標スペクトル（ＦＦＴ1）からの包絡線に分割される（divided）。この分割の前に、そのスペクトルのＤＣ成分が、後述するフィルタリングによって画像の輝度が変化しないことを確実にするために、画像の輝度が基準化（scaling）によってマッチングさせられる。この分割の結果として、目標スペクトルが得られ、この目標スペクトルは、所望の鮮明度を全体にわたって得るために、オリジナル画像に適用されなければならないシャープネスフィルタを表す。目標スペクトルが最大規定値（a maximum defined value）を超える場合には、それは、高周波数ノイズの望ましくない増大を回避するために、例えば均一な適切なレベルに減少させられる。この均一への減少は、例えば３０個のような予め決められた数の周波数ビンの範囲内で実現される。
【００２４】
　さらに、周波数スペクトル全体にわたってのノイズ蓄積を制御することができるように、ノイズ推定法に基づいて目標スペクトルを変更することも望ましい。例えば、特定の周波数帯域全体にわたってノイズが存在することがノイズ推定法によって示される場合には、これに対応して目標スペクトルの最大ゲインが減少させられ、すなわち、クリップされることが可能である。これは、鮮明化画像におけるノイズを減少させて、このノイズのより全般的な制御を可能にする働きをする。目標スペクトルの最大ゲインがクリップされると、この最大ゲインは、例えば、予め決められた数の周波数ビンの範囲内の適切なレベルに減少させることによって、所望の目標値に減少させられてもよい。
【００２５】
　ステップ１０において、比較によって、例えば、ＦＦＴ1のＦＦＴ2への分割によって、その結果としてのスペクトルが得られると、ステップ１２において、任意の適切なフィルタ設計方法（モデル化）によって所望のフィルタが得られる。例えば（特に）周波数標本化、最小自乗法、および、加重最小自乗法を含む、任意の適切なフィルタ設計方法が使用されてよい。フィルタの次数は、最大許容誤差が生じるまで増大させられてもよい。これは、平均二乗誤差基準のような計量（metric）を使用して測定されることが可能である。所望のフィルタが得られると、ステップ１４において、このフィルタがオリジナル画像に適用される。ステップ１５では、鮮明化された画像が十分に鮮明であるか否か、すなわち、その画像の所要の鮮明度すなわち所望の鮮明度が実現されているか否かが判定される。そうである場合には、その処理が完了している。そうでない場合には、この方法はステップ１６に進み、このステップ１６では、フィルタされた（鮮明化された）画像から、そのフィルタされた画像のエッジ鮮明度を表すエッジ輪郭が生成される。この新たに生成されたエッジ輪郭はステップ６に入力され、そのプロセスは、画像の所望の鮮明度が得られるまで反復的に繰り返す。
【００２６】
　上述したように、ステップ１２でモデル化されたフィルタがその画像に適用され終わった後に、画像の所要の鮮明度が得られているか否かに関する判定がステップ１５で行われることが可能である。この代案として、この判定は、モデル化されたフィルタの応答に基づいて行われることも可能である。そのフィルタが実質的に平坦であり、予め決められた誤差範囲内の均一性を有する場合には、そのフィルタのモデル化の基礎である画像（ステップ６、８、１０に関する説明を参照されたい）が既に所要の鮮明度にあったということが推定されるであろう。
【００２７】
　図２は、本発明の方法で使用される、目標エッジ輪郭１８と、処理対象である画像から得られた測定されたエッジ輪郭２０（画像エッジ輪郭）を示すグラフである。この例における目標エッジ輪郭１８は理想的な二乗関数である。多くの場合には、プリンタＭＴＦまたは出力ＭＴＦの変動を計算に入れるために目標エッジ輪郭の形態に適合させることが望ましい。多くのプリンタは、低域フィルタにおおよそ相当するＭＴＦを有する。これは、プリンタによって供給されるインクと画像が表面にプリントされる媒体との間の相互作用の物理的制限を原因とすることができる。したがって、本発明は、これを補正するための単純で堅牢な方法を提供することによってこの問題に対処することを可能にする。
【００２８】
　例えば、図１を参照して上述した反復が繰り返される時に、図２に点線で示す高周波数成分２２を目標エッジ輪郭に加えることによって、鮮明化アルゴリズムが、高周波数ブースト（high frequency boost）を目標エッジ輪郭に効果的に加えることによって、プリンタＭＴＦを自動的に補正する。言い換えると、全体にわたって目標の鮮明度を得るためにオリジナル画像に最終的に適用されるシャープネスフィルタは、目標エッジ輪郭に対するオリジナルの適合によってそのシャープネスフィルタ中に組み入れられている係数を有する。目標エッジ輪郭は、プリンタＭＴＦを補正するための調整される。
【００２９】
　測定されたエッジ輪郭２０は、ＦＦＴがそのエッジ輪郭に対して行われる時に真のスペクトルが生成されることを確実なものにする概ね対称の関数を提供するために、反転させられている（mirrored）ということが理解できる。
【００３０】
　図３と図４は、図１のグラフの周波数空間への変換を示すグラフである。図３は、画像から生成された画像エッジ輪郭から得られたスペクトルを示し、図４は、理想的なエッジ輪郭すなわち目標エッジ輪郭１８から得られたスペクトルを示す。上述したように、包絡線２４は、一方の周波数スペクトルを他方の周波数スペクトルに分割することを可能にするために周波数スペクトルの各々に関して補間されている。さらに、大きさ（magniude）の値が、ＤＣ係数におけるＦＦＴ値が共通の値に設定されるように基準化され、したがって処理された画像の輝度は変化させられない。
【００３１】
　図５は、図３と図４のグラフに基づいて算出されたシャープネスフィルタを示すグラフである。実際には、シャープネスフィルタは、図３のグラフを図４のグラフに分割したことの結果である。図６は、変更されたシャープネスフィルタを示す、本発明の方法の後続の反復を示すグラフである。図５では、グラフ２６が、図３のグラフを図４のグラフに分割した実際の結果を表す。この関数は、グラフ２８が得られることを可能にするフィルタ設計プログラムのための設計テンプレートとして使用される。グラフ２８は、目標エッジ輪郭と同等である画像全体にわたっての鮮明度を得るためにオリジナル画像に適用されることが必要であるシャープネスフィルタを表す。
【００３２】
　シャープネスフィルタが定められると、このシャープネスフィルタはソース画像に適用される。再度、エッジ輪郭がその新たなフィルタされた画像から生成され、エッジ輪郭が反転させられて周波数空間に変換される（図１のステップ６の第２の動作）。その他のステップ（図１のステップ１０からステップ１６）は、シャープネスフィルタが変更される各サイクル毎に反復的に繰り返される。この方法の第１のサイクルでは、定められたシャープネスフィルタがソース画像に適用されるということが理解できる。この方法の後続のサイクルでは、変更されたシャープネスフィルタが、最も最近において鮮明化された画像のバージョンに適用される。この反復が繰り返されるにつれて、シャープネスフィルタが全体にわたって均一に近づく。この方法の各サイクルにおいて、ステップ１０で、目標エッジ輪郭と、最も最近に鮮明化された画像のバージョンから得られた画像エッジ輪郭との間の比較が行われる。
【００３３】
　図６は、２つのサイクルの反復の後における図１のステップ１０の分割の結果３０を示す。この場合も同様に、シャープネスフィルタ３２が、画像に対する適用のためにモデル化される。２つのサイクルだけの反復の後でも、フィルタ３２が全体にわたって均一に近いということがわかる。フィルタ３２が均一に達すると、これは、画像の鮮明度が所望の画像鮮明度と同一であるということを示し、したがってこのプロセスが完了する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の方法における各段階を示す流れ図である。
【図２】本発明の方法で使用される目標エッジ輪郭と測定されたエッジ輪郭とを示すグラフである。
【図３】図１のグラフの周波数空間への変換を示すグラフである。
【図４】図１のグラフの周波数空間への変換を示すグラフである。
【図５】本発明の方法で使用される、図３のグラフの図４のグラフへの分割の結果を示すグラフである。
【図６】本発明の発明で使用される、図３のグラフの図４のグラフへの分割の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１８…目標エッジ輪郭
２０…測定されたエッジ輪郭
２２…高周波数成分
２４…包絡線
３２…シャープネスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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