(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像の一部を重ね合わせて新たな画素値を与えることにより画像を合成する方法であって、
合成対象とする複数の画像を入力する段階と、
前記入力された複数の画像のオーバーラップ量を設定する段階と、
前記設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域を作成する段階と、
前記オーバーラップ領域の各列について、前記オーバーラップ領域両端からの距離の内分比に基づいて、各画像の画素の出現する確率を算出する出現確率算出段階と、
前記オーバーラップ領域内の各列における画素への両画像からの割り当てを、前記各画像の出現確率とほぼ同一になるように行う画素決定段階と、
を有することを特徴とする画像合成方法。
【請求項２】
同一の画像の端部と対向する端部を繋ぎ合わせた際に、その繋ぎ目が目立たないように画像の一部を合成する方法であって、
合成対象となる画像を入力する画像入力段階と、
前記入力された画像の端部と対向する端部の繋ぎ目部分におけるオーバーラップ量を設定する段階と、
前記設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域を作成する段階と、
前記オーバーラップ領域の各列について、前記オーバーラップ領域両端からの距離の内分比に基づいて、前記画像の各端部それぞれの画素の出現する確率を算出する出現確率算出段階と、
前記オーバーラップ領域内の各列における画素への各端部からの割り当てを、前記各端部の出現確率とほぼ同一になるように行う画素決定段階と、
を有することを特徴とする画像合成方法。
【請求項３】
合成対象とする複数の原画像を入力する原画像入力手段と、
前記入力された原画像のオーバーラップ量を設定するオーバーラップ量設定手段と、
前記設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域を作成するオーバーラップ領域作成手段と、
前記作成されたオーバーラップ領域内の各列について、前記オーバーラップ領域両端からの距離の内分比に基づいて、前記両原画像の画素の出現確率を算出する出現確率算出手段と、
前記算出された出現確率に基づいて、当該出現確率とほぼ同一の割合となるように前記オーバーラップ領域内の各列の画素の値を決定する画素決定手段と、
各画素を決定することにより得られる合成画像を出力する画像出力手段と、
を有することを特徴とする画像合成システム。
【請求項４】
合成対象とする１つの原画像を入力する原画像入力手段と、
前記入力された原画像の端部と対向する端部の繋ぎ目部分におけるオーバーラップ量を設定するオーバーラップ量設定手段と、
前記設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域を作成するオーバーラップ領域作成手段と、
前記作成されたオーバーラップ領域内の各列について、前記オーバーラップ領域両端からの距離の内分比に基づいて、前記原画像の各端部それぞれの画素の出現確率を算出する出現確率算出手段と、
前記算出された出現確率に基づいて、当該出現確率とほぼ同一の割合となるように前記オーバーラップ領域内の各列の画素の値を決定する画素決定手段と、
各画素を決定することにより得られる合成画像を出力する画像出力手段と、
を有することを特徴とする画像合成システム。
【請求項５】
コンピュータに、請求項１または請求項２に記載の画像合成方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、模様等を有する画像の一部を合成する場合に、高周波成分を損なうことなく自然な合成を行うための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より複数の画像を元に新たな画像を作成する際に、画像の合成処理が行われている。これは、複数の画像の各画素の値を元に新たな画像の画素の値を決定することにより行われる。この画素の決定のルールには様々なものがあり、画像の特徴、画像が利用される用途に応じて最適なものが利用されている。
【０００３】
また、一口に画像の合成といっても、全く新しい画像を得るために、画像全体を合成する場合や、画像の加工の際、必要に応じて一部だけを合成する場合がある。後者の例として、特に建材印刷物に用いられる画像の繋ぎ目における合成処理が挙げられる。ここで、建材印刷物および建材印刷物に用いられる画像について説明しておく。建材印刷物は、出版印刷物、商業用印刷物等の汎用印刷物に比べて、長さが非常に長い（長尺）。例えば、壁面に加飾する印刷物を考えると、建物の床から天井までの長さは、通常２．５ｍ程度はあり、また部屋の端から端までの水平方向長さも、６畳間の場合で、長辺が３．５ｍ程度はある。したがって、建材印刷物用の画像も、最低限その程度の長さは繋ぎ目なく連続し、一続きとなったエンドレスな画像、すなわちエンドレス画像が必要となる。
【０００４】
上記のような長尺の画像を印刷用版胴の１円周以内に収めることは不可能である。そのため、１円周分の画像の印刷方向の始端部の辺と終端部の辺とを版胴上で接続して（繋いで）製版する。そして、印刷時に版胴が１回転するごとに１円周分の画像が途切れることなく繰返し印刷されることによって、任意の長さの長尺印刷物を得ている。
【０００５】
ただし、単に１円周分の画像の印刷方向の始端部の辺と終端部の辺とを突合わせて接続したのみでは、接続部（繋ぎ目）で画像が不連続となり、エンドレス画像は得られない。版胴画像のエンドレス化のためには、画像の繋ぎ目において、繋ぎ目を境界として両側画像の不連続部分を連続化して、繋ぎ目を目視で認識不能とする作業、すなわち、シームレス化が必要となる。
【０００６】
そこで、特に木目模様の場合に有効な、画像繋ぎ目のシームレス化による版胴画像のエンドレス化の手法として、特公昭４３−２０６５号公報等記載のごとく、円周上の繋ぎ目を波形、あるいはジグザグの折れ線として、繋ぎ目自体を目立ち難い形状とし、かつ繋ぎ目近傍領域を熟練工が手作業で加筆、脱色、染色、削除等を行うことにより、画像の不連続を修正してシームレス化することが広く行われてきた（従来技術▲１▼）。
【０００７】
又近年は、電子計算機を応用したデジタル画像処理技術の進歩によって、原稿画像をスキャナーで読込んでデジタルデータ化し、ＣＲＴ等の表示装置上でマウス、タブレット、カーソル等により修正箇所を指定し、画面内の他の部分等から適当な領域の画素をコピーして移植する等の手法により、より作業性を向上させることが試みられている（従来技術▲２▼）。さらに、繋ぎ目のシームレス化の作業を両側画像の平均化演算処理によって、自動的に所定の式で計算することによって効率化する方法も提案されている（従来技術▲３▼）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術▲１▼においては、シームレス化は、全て熟練工の手作業によるため、作業効率が低く、かつ近年では熟練工の確保も困難となってきている。なおかつ、再版時に全く同一のシームレス処理の版を再現することも困難である。
【０００９】
上記従来技術▲２▼においては、シームレス化の作業にデジタル化、機械化した処理を採用することにより、上記従来技術▲１▼に比べれば、画像の繋ぎ目等の工程については、作業の効率化は図れた。しかし、特にシームレス化の作業自体は、依然として熟練工の勘と手作業に依存する点においては、ほとんど改善にはなっていない。
【００１０】
上記従来技術▲３▼では、シームレス化の作業をもデジタル処理により自動化することによって効率化は図られた。しかし、シームレス化が、単に両側の画像を繋ぎ目において加算（平均化）しているため、繋ぎ目近傍において、空間周波数の高周波成分が欠落し、画像の微細構造ないしは先鋭度が低下する。そのため、遠くから見ると依然として繋ぎ目が認識されてしまうという問題点が残ることになる。
【００１１】
上記のような点に鑑み、本発明は、画像の一部の合成、特に画像の繋ぎ目部分の処理に必要な合成を行う場合に、その合成部分において両画像の特徴が損なわれないような合成処理を行うことが可能な画像合成方法およびシステムを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、複数の画像の一部を重ね合わせて新たな画素値を与えることにより画像を合成する方法として、合成対象とする複数の画像を入力する段階、前記入力された複数の画像のオーバーラップ量を設定する段階、前記設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域を作成する段階、前記オーバーラップ領域において、前記入力されたどちらかの画像の画素値を与えることにより画像を修正する画像修正段階を実行し、前記画像修正段階において、どちらの画像の画素値を与えるかの決定は、新たに値を与えられる画素の前記両画像からの距離に基づいて決定するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、複数の画像の重複部分であるオーバーラップ領域の各画素に新たな画素値を与える際、元の両画像の画素値に何らかの補正を行うのではなく、どちらかの画素の画素値をそのまま用いるようにしたので、画像の高周波成分を損なうことなく元の両画像の特徴を有した画像の合成が可能となる。その際、どちらの画像の画素を用いるかを、元の画像からの距離の内分比に基づく出現確率に従って決定するようにしたので、画像を全体として見たときにオーバーラップ領域において画像が滑らかに変化する。また、同一の画像を複数並べる際に、その繋ぎ目部分の合成に利用すれば、繋ぎ目が目立たないエンドレスな画像を作成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。
（1.システム構成）
まず、本発明に係る画像合成システムのシステム構成について説明する。図１は、画像合成システムの一実施形態を示すシステム構成図である。図１において、１は原画像入力手段、２はオーバーラップ量設定手段、３は演算制御装置、３ａはオーバーラップ領域作成手段、３ｂは出現確率算出手段、３ｃは画素決定手段、４は画像出力手段である。
【００１５】
原画像入力手段１は、合成処理の対象となる原画像を入力するためのものであり、デジタルデータの読取装置で原画像データを読取らせることにより実現される。また、原画像が紙媒体等に描画されている場合は、スキャナ、デジタルカメラ等を利用してデジタル化した後入力する。オーバーラップ量設定手段２は、複数の画像（もしくは１つの画像の端部と対向する端部）をどの程度オーバーラップ、すなわち重複させるかを設定するためのものであり、マウス、キーボード等の入力機器で実現される。
【００１６】
演算制御装置３は、本発明の中心的な役割を有するものであり、入力された原画像、設定されたオーバーラップ量に基づいて、複数の画像の重複領域を合成することにより合成画像を作成する機能を有している。実際には、コンピュータのＣＰＵ、メモリで構成され、メモリに専用のプログラムを読込み、ＣＰＵが順次実行することにより実現される。演算制御装置３は、さらにオーバーラップ領域作成手段３ａ、出現確率算出手段３ｂ、画素決定手段３ｃを有している。オーバーラップ領域作成手段３ａは、入力された原画像のサイズおよび設定されたオーバーラップ量に基づいて、オーバーラップ領域のサイズを計算し、算出された大きさのメモリ空間を確保する機能を有している。出現確率算出手段３ｂは、オーバーラップ領域内の各画素が、オーバーラップ領域の両端からどの程度離れているかを、その比率で求める機能を有している。画素決定手段３ｃは、算出された内分比に基づいて、オーバーラップ領域上の各画素として、どちらの画像の画素を採用するかを決定する機能を有している。オーバーラップ領域作成手段３ａ、出現確率算出手段３ｂ、画素決定手段３ｃはそれぞれ専用のプログラムをＣＰＵで実行することにより実現される。画像出力手段４は、合成処理により得られた合成画像を出力する機能を有しており、画像を表示するためのディスプレイ装置、印刷するためのプリンター、データとして出力するためのハードディスク等の外部記憶装置、携帯可能な電子記録媒体への記録装置、さらにネットワークを介して遠隔地へ送信するための通信装置等が適用可能である。
【００１７】
（2.処理の流れ）
次に、本発明に係る画像合成方法について、図１に示した画像合成システムの処理動作と共に説明する。図２は本発明に係る画像合成方法の概要を示すフローチャートである。ここでは、１つの画像を複数並べた際に、その繋ぎ目が目立たないようにエンドレス画像とする処理を行う場合を例にとって説明する。まず、原画像入力手段１より、エンドレス処理を行う対象とする原画像を入力する（ステップＳ１）。次に、オーバーラップ量設定手段２を用いて、オーバーラップ量の設定を行う（ステップＳ２）。オーバーラップ量は、原画像の端部と対向する端部を互いにオーバーラップさせる量であり、このオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域が決定される。オーバーラップ領域とは、原画像の端部と対向する端部の合成処理を行う領域である。この合成処理を行わないと、原画像を複数並べた際に、互いの境界部で段差が目立つことになる。本実施形態では、オーバーラップ量の設定は、１方向で原画像の端部と対向する端部が互いに重なり合う画素数で設定される。
【００１８】
続いて、入力された原画像のサイズ、および設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域の作成を行う（ステップＳ３）。具体的には、オーバーラップ領域作成手段３ａが、コンピュータの主記憶装置内にオーバーラップ領域として必要なメモリ空間の確保を行う。例えば、原画像ＧORIのサイズ（画素数）が横ｘｐ×縦ｙｐであったとする。このとき、図３（ｂ）に示すように原画像ＧORIをｘ軸方向（図中左右方向）に複数並べた際に、隣接する原画像ＧORIと接する辺の長さ（画素数）はｙｐであるので、オーバーラップ量がαであるとすると、ｙｐ×αの大きさのオーバーラップ領域Ｏが作成される。本実施形態で処理する原画像ＧORIは１つだけであり、図３（ｂ）に示したように複数並べた場合の左右の画像は同じ原画像ＧORIであるが、ここでは説明の便宜上、一方を原画像ＧL、他方を原画像ＧRとする。図３（ｂ）に示すように原画像ＧLと原画像ＧRにまたがってｙｐ×αの大きさのオーバーラップ領域が作成されることになる。
【００１９】
オーバーラップ領域が作成されたら、次に、このオーバーラップ領域内の画素の集合である画素列における各原画像の画素の出現確率を算出する（ステップＳ４）。各原画像の画素の出現確率とは、各画素列においてどちらの画像の画素がどの程度で出現するかを示す割合である。この出現確率は、各画素列とオーバーラップ領域の境界との距離の内分比に基づいて算出される。出現確率の算出の様子を図４を用いて説明する。図４にオーバーラップ量α＝６とした場合の原画像ＧLと原画像ＧRのオーバーラップ領域Ｏ付近を示す。図４の例では、α＝６であるため、オーバーラップ領域にはｘ軸方向（図の左右方向）に６画素分用意されることになる。ｙ軸方向の画素の集合を画素列と定義すると、図４に示すオーバーラップ領域Ｏには、原画像ＧL側から順に、第１列目、第２列目、・・・第６列目までの６つの画素列が存在することになる。このようなオーバーラップ領域において、第ｘo列目の画素列における原画像ＧL、ＧRの出現確率ＰL 、ＰRは、以下の〔数式１〕により算出される。
【００２０】
〔数式１〕
ＰL ＝（ｄ − ｘ0 ）／ｄ
ＰR ＝ ｘ0／ｄ
【００２１】
上記〔数式１〕において、出現確率ＰL 、 ＰRはそれぞれ原画像ＧLの画素、原画像ＧRの画素を採用する確率である。また、 ｘoは、１≦ ｘo ≦ｄ−１の範囲の整数値をとる。図４に示す例では、ｄ（＝α＋１）＝７であり、 ｘo ＝１〜６の値をとることになる。すなわち、図４の例では、出現確率ＰLは第１列目が６／７、第２列目が５／７、第３列目が４／７、第４列目が３／７、第５列目が２／７、第６列目が１／７となり、出現確率ＰRは第１列目が１／７、第２列目が２／７、第３列目が３／７、第４列目が４／７、第５列目が５／７、第６列目が６／７となる。
【００２２】
続いて、算出された出現確率に基づき、オーバーラップ領域内の各画素に、２つの画像のどちらの画素を採用するかの決定を行う（ステップＳ５）。具体的には、オーバーラップ領域の各列単位で、出現確率ＰL 、出現確率ＰRを満たすように各画素を決定していく。例えば、図４に示した第１列の場合、出現確率ＰLが６／７、出現確率ＰRが１／７であるので、この確率を満たすように画素の決定が行われる。すなわち、図４に示すようにｙｐ行の画素がある場合、第１列目では、原画像ＧLの画素がｙｐ×６／７個、画像ＧRの画素がｙｐ×１／７個選択されることになる。第２列目から第６列目までも同様に算出された出現確率に基づいて決定される。
【００２３】
各列単位での画素の決定は、出現確率ＰL 、出現確率ＰRを満たすように行われるのであるが、この手法としては、様々な手法を用いることができる。本実施形態では、画素ごとに０から１の値をとる一様分布乱数を発生させ、ＰL未満であれば、原画像ＧLから対応する位置の画素値をコピーし、ＰL以上であれば、原画像ＧRから対応する位置の画素値をコピーする。この結果、図５に示すような画素が割り当てられることになる。図５において、「Ｌ」で示された画素は原画像ＧLの画素が、「Ｒ」で示された画素は原画像ＧRの画素がそれぞれ与えられることを示している。このようにしてオーバーラップ領域内の画素値を修正することにより合成画像が得られたら、画像出力手段４より出力する（ステップＳ６）。
【００２４】
上記の例のように、１つの原画像をエンドレス化するために合成処理を行った場合、図６（ａ）に示すように、オーバーラップ領域Ｏは、領域Ｏ’と同じとなる。そのため、実際には、原画像の片側（例えば右側）のオーバーラップ領域Ｏを削除し、オーバーラップ領域Ｏの画素値を、対応する左側のオーバーラップ領域Ｏ’にコピーする。具体的には、図６（ｂ）に示すように、１つのオーバーラップ領域を削除したサイズの合成画像が得られることになる。
【００２５】
（3.応用例）
上記の例では、原画像をｘ軸方向に複数配列する場合にエンドレス画像となるように、オーバーラップ領域における両画像の合成を行うことにより画像の修正を行ったが、ｙ軸方向に複数配列する場合であってもｘ軸とｙ軸が入れ替わるだけであり、本質的には同様の処理が行われる。また、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方に画像を配列する場合には、ｘ軸方向、ｙ軸方向の双方に上記画像合成処理を行うことにより、縦横の２次元に画像を配列した場合でも全ての繋ぎ目が目立たないような合成画像を得ることが可能となる。
【００２６】
また、上記の例では、同一の画像を複数並べる場合について説明したが、接続する辺の長さ（画素数）が等しい複数の画像を順に繋ぎ目を目立たないように接続し、左端の画像の左端部と右端の画像の右端部を同様にオーバーラップ領域で合成処理を行うことで、シームレスな画像を作成することもできる。例えば、図６（ｃ）に示すように、原画像ＧR、原画像ＧLとしてサイズが横ｘL×縦ｙLの画像、横ｘR×縦ｙLの画像を適用して合成処理を行うことになる。この場合、合成する辺の長さはｙLで同一であるが、横方向は異なっていても良い。図６（ｃ）に示す例の場合、合成後の画像のサイズは、横（ｘL＋ｘR−α）×縦ｙLとなる。
【００２７】
さらに、本発明は、画像の不適当な部分を別の小画像で置き換える処理に適用することもできる。特に、建材製品等の表面を装飾するものとして用いられている模様画像は、撮影した画像を変形処理して作成したり、コンピュータの演算により人工的に作成したりすることにより得られているが、このような模様画像の初期作成時においては、しばしば好ましくない部分が生じることがある。このような場合、好ましくない部分を他の小画像で置き換えることが行われるが、元々別の画像であるため、置き換えた画像の周囲の境界部分で両画像の画素値が大きく異なる。そのため、見た目には置き換えた部分がはっきりと目立つことになり、置き換えた方が逆に好ましくない画像になってしまう場合もある。これを防ぐために本発明を適用するのである。
【００２８】
この場合の処理について具体的に説明する。まず、修正対象とする原画像ＧORIと、小画像であるパッチ画像ＧPATを入力する。続いて、原画像ＧORI上の修正すべき箇所、すなわち、パッチ画像ＧPATで置き換える位置を指定する。すると、上記実施形態と同様にオーバーラップ領域が作成される。ただし、上記実施形態と異なるのは、ここでは、パッチ画像ＧPATの４辺全てが原画像ＧORIと接している点である。このため、オーバーラップ領域も４辺に対応して作成されることになる。ここで、原画像ＧORI、パッチ画像ＧPAT、オーバーラップ領域の関係を図７（ａ）に、オーバーラップ領域の詳細を図７（ｂ）に示す。パッチ画像のｘ方向の画素数をｘｓ、ｙ方向の画素数をｙｓ、オーバーラップ量がαであるとすると、ｘｓ×αの大きさの領域が２つ、（ｙｓ−２α）×αの大きさの領域が２つの計４つのオーバーラップ領域が作成される。図７（ｂ）に示すように（ｙｓ−２α）×αの大きさのオーバーラップ領域ＯA、ＯC、ｘｓ×αの大きさのオーバーラップ領域ＯB、ＯDが得られることになる。このオーバーラップ領域に対して上記実施形態のステップＳ４、ステップＳ５の処理を行うことにより合成画像が得られることになる。ただし、オーバーラップ領域ＯA、ＯCについては、そのまま行えば良いが、オーバーラップ領域ＯB、ＯDについては、ｘ軸方向とｙ軸方向を入れ替えて処理を行う必要がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、合成対象とする複数の画像を入力し、入力された複数の画像のオーバーラップ量を設定し、設定されたオーバーラップ量に基づいてオーバーラップ領域を作成し、オーバーラップ領域において、入力されたどちらかの画像の画素値を与えることにより画像を修正する。この画像の修正の際、どちらの画像の画素値を与えるかの決定は、新たに値を与えられる画素の両画像からの距離に基づいて決定するようにしたので、画像の高周波成分を損なうことなく元の両画像の特徴を有した画像の合成が可能となるという効果を奏する。また、同一の画像を複数並べる際に、その繋ぎ目部分の合成に利用すれば、繋ぎ目が目立たないエンドレスな画像を作成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像合成システムの構成図である。
【図２】本発明に係る画像合成方法のフローチャートである。
【図３】原画像ＧORI、および原画像ＧORIを複数並べる場合のオーバーラップ領域Ｏの関係を示す図である。
【図４】オーバーラップ領域Ｏ付近を示す図である。
【図５】画素決定後のオーバーラップ領域Ｏ付近を示す図である。
【図６】合成処理後の画像の状態を示す図である。
【図７】本発明の応用例を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・原画像入力手段
２・・・オーバーラップ量設定手段
３・・・演算制御装置
３ａ・・・オーバーラップ領域作成手段
３ｂ・・・出現確率算出手段
３ｃ・・・画素決定手段
４・・・画像出力手段
【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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