(57)【要約】      （修正有）【課題】輝度超過領域に重ねるゼブラパターンを明瞭に表示する。【解決手段】画像処理装置は、例えば、オープニング型のモルフォロジーフィルタ及びクロージング型のモルフォロジーフィルタ等のモルフォロジーフィルタを用いて、画像の輝度超過領域内のホール又はチャンクを取り除き、これにより、輝度超過領域をマスキングするゼブラパターンをより明瞭に表示でき、したがって、ユーザは、高品質の画像を撮影できる。【選択図】図６
2007028604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す輝度超過ビデオ信号を抽出する検出手段と、
上記輝度超過ビデオ信号に、検出された領域に存在するホール又はチャンクを除去する処理を適用するフィルタリング手段と、
ゼブラパターンビデオ信号を生成し、該ゼブラパターンビデオ信号を上記除去処理が適用された輝度超過ビデオ信号に重ね合わせ、該ゼブラパターンビデオ信号及び上記輝度超過ビデオ信号を混合することによって第１の混合信号を生成及び出力するゼブラパターン生成手段と、
上記第１の混合信号と、ターゲット画像を表すビデオ信号とを混合し、第２の混合信号を生成及び出力する信号混合手段と、
上記第２の混合信号に基づいて、上記輝度超過領域に上記ゼブラパターンを重ね合わせた画像を表示するディスプレイとを備える画像処理装置。
【請求項２】
上記フィルタリング手段は、ビデオ信号をＸとし、上記輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、ミンコフスキー和を[+]と表し、ミンコフスキー差を[-]と表し、処理の結果をＸＢとして、ＸＢ＝（Ｘ[-]Ｂ）[+]Ｂとして定義されるオープニング演算及びＸＢ＝（Ｘ[+]Ｂ）[-]Ｂとして定義されるクロージング演算を、上記輝度超過ビデオ信号に適用することによって、上記検出された領域に存在するホール又はチャンクを除去することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
上記フィルタリング手段は、上記輝度超過領域に先にオープニング演算を適用した後、該輝度超過領域にクロージング演算を適用することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
上記フィルタリング手段は、上記輝度超過領域に先にクロージング演算を適用した後、該輝度超過領域にオープニング演算を適用することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
上記フィルタリング手段は、中央演算処理装置及びメモリを備えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項６】
請求項１記載の画像処理装置を備えるビデオカメラ。
【請求項７】
ディスプレイに表示されたターゲット画像における輝度超過領域を示す画像処理方法において、
ターゲット画像を表すビデオ信号を受信するステップと、
ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す輝度超過ビデオ信号を抽出するステップと、
上記輝度超過ビデオ信号に、検出された領域に存在するホール又はチャンクを除去する処理を適用するステップと、
ゼブラパターンビデオ信号を生成し、該ゼブラパターンビデオ信号を上記除去処理が適用された輝度超過ビデオ信号に重ね合わせ、該ゼブラパターンビデオ信号及び上記輝度超過ビデオ信号を混合することによって第１の混合信号を生成及び出力するステップと、
上記第１の混合信号と、ターゲット画像を表すビデオ信号とを混合し、第２の混合信号を生成及び出力するステップと、
上記第２の混合信号に基づいて、上記輝度超過領域に上記ゼブラパターンを重ね合わせた画像を表示するステップとを有する画像処理方法。
【請求項８】
上記フィルタリングするステップは、ビデオ信号をＸとし、上記輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、ミンコフスキー和を[+]と表し、ミンコフスキー差を[-]と表し、処理の結果をＸＢとして、ＸＢ＝（Ｘ[-]Ｂ）[+]Ｂとして定義されるオープニング演算及びＸＢ＝（Ｘ[+]Ｂ）[-]Ｂとして定義されるクロージング演算を、上記輝度超過ビデオ信号に適用することによって、上記検出された領域に存在するホール又はチャンクを除去することを特徴とする請求項７記載の画像処理方法。
【請求項９】
上記フィルタリングするステップは、上記輝度超過領域に先にオープニング演算を適用した後、該輝度超過領域にクロージング演算を適用することを特徴とする請求項８記載の画像処理方法。
【請求項１０】
上記フィルタリングするステップは、上記輝度超過領域に先にクロージング演算を適用した後、該輝度超過領域にオープニング演算を適用することを特徴とする請求項８記載の画像処理方法。
【請求項１１】
ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を第１の所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す第１の輝度超過ビデオ信号を抽出する検出手段と、
上記第１の輝度超過ビデオ信号にモルフォロジーフィルタリング処理を適用し、第２のビデオ信号を生成するモルフォロジーフィルタリング手段と、
適応型閾値を用いて、第２のビデオ信号において、該適応型閾値より高い第２の輝度超過ビデオ信号を検出する第２の検出手段と、
上記第１の輝度超過ビデオ信号と、上記第２の輝度超過ビデオ信号とを加算し、第３の輝度超過ビデオ信号を生成する輝度超過信号混合手段と、
ゼブラパターンビデオ信号を生成し、該ゼブラパターンビデオ信号を上記第３の輝度超過ビデオ信号に重ね合わせ、該ゼブラパターンビデオ信号及び上記第３の輝度超過ビデオ信号を混合することによって第１の混合信号を生成及び出力するゼブラパターン生成手段と、
上記第１の混合信号と、ターゲット画像を表すビデオ信号とを混合し、第２の混合信号を生成及び出力するビデオ信号混合手段と、
上記第２の混合信号に基づいて、上記ゼブラパターンによってマスキングされた輝度超過領域を有するターゲット画像を表示する表示手段とを備える画像処理装置。
【請求項１２】
上記モルフォロジーフィルタリング手段は、輝度超過信号をＡとし、上記輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、Ｂの構造要素をｂとし、ミンコフスキー和を[+]と表し、和集合を∪と表し、元の画像Ａをｂに対してシフト又は変換した集合を（Ａ）−ｂとして、
【数１】
2007028604.tif 000007
によって定義される膨張モルフォロジーフィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
【請求項１３】
上記モルフォロジーフィルタリング手段は、輝度超過信号をＡとし、上記輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、Ｂの構造要素をｂとし、ミンコフスキー差を[-]と表し、積集合を∪と表し、元の画像Ａをｂに対してシフト又は変換した集合を（Ａ）−ｂとして、
【数２】
2007028604.tif 000008
として定義される収縮モルフォロジーフィルタリング処理を実行することを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
【請求項１４】
上記第２の検出手段は、上記第１の輝度超過ビデオ信号及び第２のビデオ信号に基づいて、適応型閾値を生成することを特徴とする請求項１１乃至１３いずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項１５】
上記第２の検出手段は、複数の閾値から適応型閾値を選択することを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
【請求項１６】
請求項１１記載の画像処理装置を備えるビデオカメラ。
【請求項１７】
ディスプレイに表示されたターゲット画像における輝度超過領域を示す画像処理方法において、
ターゲット画像を表すビデオ信号を受信するステップと、
ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を第１の所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す第１の輝度超過ビデオ信号を抽出するステップと、
上記第１の輝度超過ビデオ信号にモルフォロジーフィルタリング処理を適用し、第２のビデオ信号を生成するステップと、
適応型閾値を用いて、第２のビデオ信号において、該適応型閾値より高い第２の輝度超過ビデオ信号を検出するステップと、
上記第１の輝度超過ビデオ信号と、上記第２の輝度超過ビデオ信号とを加算し、第３の輝度超過ビデオ信号を生成するステップと、
ゼブラパターンビデオ信号を生成し、該ゼブラパターンビデオ信号を上記第３の輝度超過ビデオ信号に重ね合わせ、該ゼブラパターンビデオ信号及び上記第３の輝度超過ビデオ信号を混合することによって第１の混合信号を生成及び出力するステップと、
上記第１の混合信号と、ターゲット画像を表すビデオ信号とを混合し、第２の混合信号を生成及び出力するステップと、
上記第２の混合信号に基づいて、上記ゼブラパターンによってマスキングされた輝度超過領域を有するターゲット画像を表示するステップとを有する画像処理方法。
【請求項１８】
上記モルフォロジーフィルタリングを行うステップでは、輝度超過信号をＡとし、上記輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、Ｂの構造要素をｂとし、ミンコフスキー和を[+]と表し、和集合を∪と表し、元の画像Ａをｂに対してシフト又は変換した集合を（Ａ）−ｂとして、
【数３】
2007028604.tif 000009
によって定義される膨張モルフォロジーフィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項１７記載の画像処理方法。
【請求項１９】
上記モルフォロジーフィルタリングを行うステップでは、輝度超過信号をＡとし、上記輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、Ｂの構造要素をｂとし、ミンコフスキー差を[-]と表し、積集合を∪と表し、元の画像Ａをｂに対してシフト又は変換した集合を（Ａ）−ｂとして、
【数４】
2007028604.tif 000010
として定義される収縮モルフォロジーフィルタリング処理を実行することを特徴とする請求項１７記載の画像処理方法。
【請求項２０】
上記第２の輝度超過ビデオ信号を検出するステップでは、上記第１の輝度超過ビデオ信号及び第２のビデオ信号に基づいて、適応型閾値を生成することを特徴とする請求項１７記載の画像処理方法。
【請求項２１】
上記第２の輝度超過ビデオ信号を検出するステップでは、複数の閾値から適応型閾値を選択することを特徴とする請求項１７記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輝度超過領域を示すことができる画像処理装置及び画像処理方法、並びにこの画像処理装置を用いたビデオカメラに関する。本発明は、特に、輝度超過領域をゼブラパターンでマスキングする画像処理装置及び画像処理方法、並びにこの画像処理装置を用いたビデオカメラに関する。
【０００２】
また、本発明は、画像内にゼブラパターンを生成し、表示するための領域検出機能を提供する。本発明は、画像内の検出された領域の形状を改善でき、例えば、検出された領域からホール又はチャンク等の雑音を除去することによって、この領域を明瞭にすることができる。この目的で、画像内の検出された領域にモルフォロジーフィルタを適用する。
【背景技術】
【０００３】
ビデオカメラ等の撮像装置では、撮像した画像における輝度超過領域を示すゼブラパターンを生成することができ、これにより、ユーザに対し、減光フィルタ（neutral density filter：ＮＤフィルタ）を用いて、画像センサに入射する光の強度を低減することを促し、この結果、画質を高めることができる。なお、輝度超過領域とは、輝度レベルが所定の閾値レベルを超えている領域である。
【０００４】
撮像装置は、通常、輝度検出に基づいて輝度超過領域を検出及び選択でき、この処理は、ハードウェア、ソフトウェア又はファームウェアによって実現される。この後、ゼブラパターン生成器は、ゼブラパターンを生成し、選択された輝度超過領域に関連する情報に基づいて、輝度超過領域をマスキングする。以下、所定の具体例を用いて、従来の技術に基づく処理及び構成について説明する。
【０００５】
従来の撮像装置では、ゼブラパターン生成器は、単に、ゼブラパターンを生成し、輝度超過領域をこのゼブラパターンでマスキングするだけなので、このような単純な処理によって表示されたゼブラパターン領域は、雑音環境又は輝度超過領域のウィンドウがより広い状況では不連続になり、この結果、ホール及び雑音パターンが生じる。このような場合、ゼブラパターンは、不明瞭になる。このような問題を回避するためには、ゼブラパターンを生成する前に、領域をより明確にするための幾つかの処理が必要である。
【０００６】
図１の（ａ）〜（ｄ）は、従来のビデオカメラの一具体例における、輝度超過領域の検出、及びゼブラパターンの生成及び表示の動作を説明する図である。図１の（ａ）に示す画像フレーム１は、カメラによって撮像された領域である。画像フレーム１では、捕捉された領域の下段の山２の輝度レベルは低く、空３の輝度レベルは、比較的高いが、閾値レベルを超えず、雲４は、輝度超過領域である。このような場合、図１の（ｂ）に示す雲の領域５の輝度が過大であることを輝度超過検出器が検出する。雲の領域５に関連する情報に基づき、図１の（ｃ）に示すように、ゼブラパターン生成器がゼブラパターン６を生成し、雲の領域５にパターン６を重ね、図１の（ｄ）に示すように、ゼブラパターンの雲の領域７を生成する。ゼブラパターンの雲の領域７内の白線及び黒線は、ゼブラパターンを強調するために、水平方向及び垂直方向に移動してもよい。
【０００７】
輝度レベルを検出し、ゼブラパターンを生成及び表示するための従来のシステムの構成の一具体例を図５に示す。図５に示すように、輝度検出器２２には、入力ビデオ信号２０が入力される。輝度検出器２２が閾値を超える輝度レベルを有する領域を検出すると、検出された領域に関連する情報が輝度検出器２２からのゼブラパターン生成器２４に供給される。ゼブラパターン生成器２４は、ゼブラパターンを生成し、混合器２６に出力する。混合器２６は、ゼブラパターンを表すビデオ信号と、入力ビデオ信号２０とを混合し、輝度超過領域を示すゼブラパターン重複領域を生成する。
【０００８】
従来の手法では、画像の雑音レベル又は輝度レベルが閾値に近いと、検出された輝度超過領域は、図２に示すように、不明瞭になる。すなわち、検出された輝度超過領域８内にホール又はチャンクが生じる。このような現象が生じる理由の１つは雑音である。他の理由として、輝度検出のために用いられた閾値が幾つかの領域の輝度に非常に近い場合がある。この場合、検出された輝度レベルは、小さな雑音のために、不規則に、閾値を超えたり超えなかったりする。これにより、検出された輝度超過領域にホール又はチャンクが生じる。このような輝度超過情報を使用した場合、図２の（ｂ）に示すように、ゼブラパターン９内にホール又はチャンクが生じ、表示されたゼブラパターンが不明瞭になる。このような状況では、ユーザがゼブラパターンを認識し、特定することが困難になり、また、表示されたゼブラパターンも不明瞭になる。雑音がある場合、ゼブラパターンは、元の画像内の雑音と共に、時間的に変化してしまう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑み、モルフォロジーフィルタを用いて、ゼブラパターンを検出された輝度超過領域上に重ね、より明瞭に表示する。
【００１０】
本発明の１つ側面として、本発明が提供する画像処理装置は、入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を所定の閾値と比較して、輝度超過ビデオ信号を抽出する検出手段と、検出された輝度超過領域に対し、ビデオ信号をＸとし、輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、ミンコフスキー和を[+]と表し、ミンコフスキー差を[-]と表し、処理の結果をＸＢとして、ＸＢ＝（Ｘ[-]Ｂ）[+]Ｂとして定義されるオープニング演算及びＸＢ＝（Ｘ[+]Ｂ）[-]Ｂとして定義されるクロージング演算オープニング演算及びクロージング演算を適用し、検出された領域に存在するホール又はチャンクを除去するモルフォロジーフィルタリング手段と、ゼブラパターンビデオ信号を生成するゼブラパターン生成手段と、ゼブラパターンビデオ信号と、処理されたビデオ信号とを混合し、出力のための混合信号を生成する信号混合手段と、混合信号に基づいて、ビデオ信号と、画像の検出された輝度超過領域に重ねられたゼブラパターンとによって表される画像を表示するディスプレイとを備える。
【００１１】
本発明の他の側面として本発明が提供する画像処理装置は、ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を第１の所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す第１の輝度超過ビデオ信号を抽出する検出手段と、第１の輝度超過ビデオ信号にモルフォロジーフィルタリング処理を適用し、第２のビデオ信号を生成するモルフォロジーフィルタリング手段と、適応型閾値を用いて、第２のビデオ信号において、適応型閾値より高い第２の輝度超過ビデオ信号を検出する第２の検出手段と、第１の輝度超過ビデオ信号と、第２の輝度超過ビデオ信号とを加算し、第３の輝度超過ビデオ信号を生成する輝度超過信号混合手段と、ゼブラパターンビデオ信号を生成し、ゼブラパターンビデオ信号を第３の輝度超過ビデオ信号に重ね合わせ、ゼブラパターンビデオ信号及び第３の輝度超過ビデオ信号を混合することによって第１の混合信号を生成及び出力するゼブラパターン生成手段と、第１の混合信号と、ターゲット画像を表すビデオ信号とを混合し、第２の混合信号を生成及び出力するビデオ信号混合手段と、第２の混合信号に基づいて、ゼブラパターンによってマスキングされた輝度超過領域を有するターゲット画像を表示する表示手段とを備える。
【００１２】
本発明の他の側面として、本発明は、本発明に基づく画像処理装置を備えるビデオカメラを提供する。
【００１３】
本発明の他の側面として、本発明が提供する画像処理方法は、ディスプレイに表示されたターゲット画像における輝度超過領域を示す画像処理方法において、ターゲット画像を表すビデオ信号を受信するステップと、ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す輝度超過ビデオ信号を抽出するステップと、ビデオ信号をＸとし、輝度超過ビデオ信号の構造要素の集合をＢとし、Ｂと対称の集合をＢｓとし、ミンコフスキー和を[+]と表し、ミンコフスキー差を[-]と表し、処理の結果をＸＢとして、ＸＢ＝（Ｘ[-]Ｂ）[+]Ｂとして定義されるオープニング演算及びＸＢ＝（Ｘ[+]Ｂ）[-]Ｂとして定義されるクロージング演算を、輝度超過ビデオ信号に適用することによって、検出された領域に存在するホール又はチャンクを除去するステップと、混合信号に基づいて、ビデオ信号と、画像の検出された輝度超過領域に重ねられたゼブラパターンとによって表される画像を表示するステップとを有する。
【００１４】
本発明の他の側面として、本発明が提供する画像処理方法は、ディスプレイに表示されたターゲット画像における輝度超過領域を示す画像処理方法において、ターゲット画像を表すビデオ信号を受信するステップと、ターゲット画像を表す入力ビデオ信号の輝度を検出し、検出された輝度を第１の所定の閾値と比較して、輝度超過領域を表す第１の輝度超過ビデオ信号を抽出するステップと、第１の輝度超過ビデオ信号にモルフォロジーフィルタリング処理を適用し、第２のビデオ信号を生成するステップと、適応型閾値を用いて、第２のビデオ信号において、適応型閾値より高い第２の輝度超過ビデオ信号を検出するステップと、第１の輝度超過ビデオ信号と、第２の輝度超過ビデオ信号とを加算し、第３の輝度超過ビデオ信号を生成するステップと、ゼブラパターンビデオ信号を生成し、ゼブラパターンビデオ信号を第３の輝度超過ビデオ信号に重ね合わせ、ゼブラパターンビデオ信号及び第３の輝度超過ビデオ信号を混合することによって第１の混合信号を生成及び出力するステップと、第１の混合信号と、ターゲット画像を表すビデオ信号とを混合し、第２の混合信号を生成及び出力するステップと、第２の混合信号に基づいて、ゼブラパターンによってマスキングされた輝度超過領域を有するターゲット画像を表示するステップとを有する。
【００１５】
本発明により、雑音及び定義が不確実な閾値に起因して輝度超過領域に出現するホール及びチャンクを除去することができ、この結果、輝度超過領域に重ねられるゼブラパターンを明瞭に表示でき、ユーザが輝度超過領域を認識しやすくなり、及び画質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明の一実施の形態では、特別なモルフォロジーフィルタを用いて、検出された輝度超過領域を明瞭にする。モルフォロジーフィルタ（morphological filter）は、まず、検出された領域内の小さい雑音スポット及び小さいチャンクを取り除き、次に、小さいホールを除去する。この処理手順を逆に実行しても同じ効果を得ることができる。
【００１８】
本発明の他の実施の形態では、モルフォロジーフィルタ及び適応型閾値の組合せを用いる。
【００１９】
以下では、まず、モルフォロジーフィルタについて説明する。
【００２０】
［モルフォロジーフィルタ］
本発明では、基本的に、２つの種類のモルフォロジーフィルタを用いる。モルフォロジーフィルタは、画像の位相的又は幾何学的な情報を処理する。モルフォロジーフィルタは、集合の数学理論に基づいており、二次元空間又は選択された任意の次元の空間において、画像を処理するために用いられる。本発明の実施の形態に関連して説明するモルフォロジーフィルタは、白黒画像に適用されるが、本発明は、これに限定されず、グレースケール画像にも適用できる。
【００２１】
まず、集合に対する２つの処理であるミンコフスキー和（Minkowski Addition）及びミンコフスキー差（Minkowski Subtraction）を定義する。シンボルＡは、ターゲット集合、すなわち、ターゲット画像を示し、シンボルＢは、ターゲット画像に対する演算に用いられる構造要素を示す。Ａ及びＢは、画像空間内の画素の２次元の二値の離散的な要素の集合を表していてもよい。この種の目的のための構造要素は、通常、原点に関して対称である。例えば、図８に示す画素３９の二次元アレーは、処理される画素であり、黒で示されている画素４０は、Ｂの要素である。
【００２２】
ミンコフスキー和[+]は、以下のように定義される。
【００２３】
【数１】
2007028604.tif 000003
【００２４】
ここで、（Ａ）ｂは、元の画像Ａをｂに対してシフト又は変換した集合を表し、ベクトルとして機能し、ｂは、Ｂの要素である。ミンコフスキー和は、Ｂの各要素の和（和集合）である。
【００２５】
ミンコフスキー差[-]は、以下のように定義される。
【００２６】
【数２】
2007028604.tif 000004
【００２７】
ミンコフスキー差は、Ｂの各要素の積（積集合）である。
【００２８】
ＡのＢによる膨張（Dilation）は、以下のように定義される。
【００２９】
【数３】
2007028604.tif 000005
【００３０】
この膨張の式は、構造要素として、Ｂに対称の集合Ｂｓを用いている点を除いて、ミンコフスキー和と同じである。対称集合Ｂｓは、Ｂの要素ｂに対称である要素−ｂから構成される。
【００３１】
ＢによるＡの収縮（Erosion）は、以下のように定義される。
【００３２】
【数４】
2007028604.tif 000006
【００３３】
この収縮の式は、構造要素として、Ｂに対称の集合Ｂｓを用いている点を除いて、ミンコフスキー差と同じである。
【００３４】
２種類の演算であるオープニング演算及びクロージング演算は、膨張モルフォロジー演算及び収縮モルフォロジー演算によって定義される。これらの２つの演算は、構造要素Ｂを有するターゲット画像Ｘのためのモルフォロジーフィルタとして用いられる。図８に示すように、構造要素は、常に、画像処理の間、例えば、画像のホール及びチャンク／アイランド等の雑音を除去するための原点の周りの小さな円として選択される。なお、構造要素は、異なる寸法の他の円として、又は他の任意の形状として選択してもよい。例えば、水平方向と垂直方向の寸法が互いに異なる楕円形を用いてもよい。
【００３５】
ＸとＢのオープニング演算は、以下のように定義される。
ＸＢ＝（Ｘ[-]Ｂ）[+]Ｂ
オープニング演算は、ミンコフスキー差及びミンコフスキー和の組合せである。オープニング演算では、収縮演算を実行した直後に膨張演算を実行する。ターゲット画像Ｘに対するオープニング演算により、構造要素Ｂに応じて、ターゲット画像Ｘからアイランド又はチャンクが削除される。削除されるアイランド／チャンクのサイズは、通常、構造要素の円のサイズに基づいて定まる。Ｂは、通常、対称集合として、例えば、円として選択され、したがって、Ｂｓ＝Ｂである。
【００３６】
ＸとＢのクロージング演算は、以下のように定義される。
ＸＢ＝（Ｘ[+]Ｂ）[-]Ｂ
【００３７】
クロージング演算は、ミンコフスキー和及びミンコフスキー差の組合せである。クロージング演算では、膨張演算を実行した直後に収縮演算を実行する。ターゲット画像Ｘに対するクロージング演算により、ターゲット画像Ｘからホールが削除される。Ｂは、通常、対称集合として、例えば、円として選択され、この場合、Ｂｓ＝Ｂであり、削除されるホールのサイズは、通常、構造要素の円のサイズに基づいて定まる。
［第１の実施の形態］
この実施の形態では、モルフォロジーフィルタの組合せを用いて、領域における雑音的なホール及びチャンクを除去する。図３の（ａ）は、雑音が多い状況で検出された、高い輝度レベルを有する領域１０を示している。図３の（ａ）に示すように、検出された領域１０は、より高い輝度レベルを有するゾーンに囲まれた、閾値より低い輝度レベルを有する多くのホールを含んでいる。図４の（ａ）は、他の検出された領域を示している。図４の（ａ）に示すように、小さいチャンク１７は、閾値より高い輝度レベルを有し、より低い輝度レベルを有するゾーンに囲まれている。
【００３８】
そして、これらの領域は、２つの種類のフィルタによって連続して処理され、検出された領域におけるホール及び小さいチャンクが除去される。
【００３９】
例えば、これらの領域には、上述したオープニング演算及びクロージング演算が順次適用される。これらの演算を適用する順序を変更しても、処理の最終的な結果は同じである。例えば、この領域に対して、先にクロージング演算を行って小さいチャンクを取り除き、次にオープニング演算を行ってホールを取り除いてもよい。これに代えて、先にオープニング演算を行ってホールを取り除き、次にクロージング演算を行って小さいチャンクを取り除いてもよい。
【００４０】
例えば、図３の（ｂ）に示すように、ホールが存在する検出された輝度超過領域にクロージング演算を適用する。この場合、検出された領域は、膨張フィルタ（演算）によってフィルタリングされる。このフィルタリングの後、元の領域１２は、図３の（ｂ）の矢印１４によって示すように、膨張領域１３に拡大する。図３の（ｂ）の参照符号１５によって示すように、領域１２内のホールは、閉じられ又は埋められる。この処理により、領域１２内の各ホールは、閉じられ又は埋められる。次に収縮演算を適用し、図３の（ｃ）の参照符号１６によって示すように、ホールがない明瞭な領域を実現する。この場合、取り除かれるホールのサイズは、構造要素のサイズに依存する。
【００４１】
オープニング演算の適用により、雑音又は小さいチャンクを除去することができる。図４の（ａ）は、検出された輝度超過領域における小さいチャンク又は雑音ゾーンを示している。参照符号１７は、検出された小さいチャンクを示している。オープニング演算の後にこれらのゾーンに対して収縮演算及び膨張演算を順次適用することにより、図４の（ｂ）の参照符号１９によって示すように、チャンク１８が除去される。
【００４２】
検出された領域に現れるホール又はチャンクは、通常、主に雑音に起因して生じる。この場合、雑音はランダムであるため、検出された領域内のホール及びアイランドのサイズは、画像の１画素分になる。したがって、この場合、構造要素のサイズは、より小さくてもよい。
【００４３】
この実施の形態では、検出された領域にオープニング演算及びクロージング演算を適用した後に、検出された領域のチャンク／雑音を除去することができ、この領域をより明瞭にすることができる。そして、このようなフィルタリング処理によって得られた検出された領域の情報に基づいて、元のパターンより明瞭なゼブラパターンを生成できる。このようにして、更なる処理又は撮像等のために、ユーザに明瞭な画像を表示できる。
【００４４】
本発明の一実施の形態に基づく画像処理装置のブロック図を図６に示す。図６に示すように、輝度検出器２２が検出した輝度超過領域を表すビデオ信号は、モルフォロジーフィルタに供給される。モルフォロジーフィルタは、バッファメモリ２８及び中央演算処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）３０を含む。このモルフォロジーフィルタによるフィルタリングの後、チャンク又はホールが除去された、処理済の輝度超過領域を表すビデオ信号は、ゼブラパターン生成器２４に供給される。これに応じて、ゼブラパターン生成器２４は、処理済の輝度超過領域のビデオ信号に重ねられたゼブラパターンビデオ信号を生成し、これを混合器２６に供給し、混合器２６は、処理済の輝度超過領域のビデオ信号に重ねられたゼブラパターンビデオ信号を入力ビデオ信号２０に混合する。そして、混合されたビデオ信号は、表示装置等の機器に出力され、ゼブラパターンでマスキングされた元の画像の輝度超過領域及び元の画像の他の領域が表示される。
【００４５】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、モルフォロジーフィルタ及び適応型閾値の組合せを用いて、検出された領域を明瞭にする。この実施の形態では、ビデオ信号のバッファリング及び適応型の領域検出のために更なるハードウェアが必要である。以下、この実施の形態を、図７に示す１次元信号の所定の具体例に基づいて説明する。図７の（ａ）は、入力ビデオ信号３２の元の輝度を示している。図７の（ｂ）に示すように、このビデオ信号３２は、参照符号３３によって示される閾値１と比較され、第１の輝度超過領域が特定される。図７の（ｃ）は、これにより得られる第１の輝度超過領域信号３４を示している。図７の（ｄ）の参照符号３５、３６は、第１の実施の形態に関連して説明したような、領域を拡大する膨張演算の適用を示している。この膨張演算によって、参照符号３７で示される閾値２が生成される。この閾値２は、元の閾値１より低い。この拡張領域において、新たに生成されたこの閾値３７を用いて、再び、拡張された輝度超過領域が検出される。これにより第２の輝度超過領域が検出された場合、この第２の輝度超過領域を第１の輝度超過領域に加え、ホールを取り除き、図７の（ｅ）に示すように、領域３８を得る。この処理の結果得られる領域３８は明瞭である。
【００４６】
この閾値は、ホール及びチャンクのサイズ等、検出された領域の条件に応じて適応可能である。これに代えて、複数の閾値を用意し、構造要素のサイズに応じて、閾値を変更してもよい。
【００４７】
ここでは、説明の目的のための１つの具体例として１次元信号を示したが、本発明は、１次元信号に限定されず、２次元信号又は３次元信号にも適用できる。
【００４８】
本発明により、ゼブラパターンを明瞭に表示でき、輝度超過領域を明瞭に示すことができる。
【００４９】
本発明により、ビデオ信号及び状況に応じて、構造要素を選択することができる。本発明では、対称的要素を選択する場合が多いが、本発明は、対称的要素に限定されるものではない。構造要素は、適応型であってもよく、ビデオ信号又は検出された領域の特徴に応じて変更してもよい。膨張処理で用いる構造要素及び収縮処理で用いる構造要素は、異なっていてもよい。
【００５０】
第２の実施の形態における適応型閾値は、ビデオ信号及び検出された領域の特徴に応じて適応化してもよい。また、小さい領域及び雑音を有する小さいチャンクを除去するために、収縮処理と適応型閾値の組合せを用いてもよい。
【００５１】
特定の実施の形態に関連して本発明を説明したが、これらの実施の形態を様々に変更又は変更できることは当業者にとって明らかである。特許請求の範囲は、このような全ての変更及び変形が本発明の精神及び範囲内に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】ゼブラパターンを生成し、表示する処理を説明する図である。
【図２】従来の技術に基づいて生成されたゼブラパターンの問題点を説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態に基づくゼブラパターン画像処理を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に基づくゼブラパターン画像処理を示す図である。
【図５】従来のゼブラパターン生成システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施の形態に基づくゼブラパターン生成システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に基づくゼブラパターンの生成処理を説明する図である。
【図８】モルフォロジーフィルタの動作について説明する図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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