(57)【要約】  ドメインシフトされたトーンフィルタカーネルに基づきオフセットカーネルイメージを生成することによって、ローカルヒストグラムとローカルヒストグラムベースファンクションとが決定可能である。オフセットカーネルイメージは、複数のイメージ位置及び／又はローカル近傍サイズ、形状及びウェイトに対して再利用可能である。所望のローカル近傍サイズ、形状及び周波数ドメイン特性を表す近傍フィルタは、オフセットカーネルイメージに適用される。近傍フィルタは、空間と時間に関して近傍を評価するための時間次元を含むものであってもよい。近傍フィルタリングされたオフセットカーネルイメージの値は、関連するドメインシフトされたトーンフィルタカーネルのドメインに対応するローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションのサンプルを表す。トーンフィルタカーネルは、任意のファンクションであってもよい。ローカルヒストグラムファンクションの値は、ヒストグラムカーネルによりサンプリングされてもよい。他のトーンフィルタカーネルの微分又は積分であるトーンフィルタカーネルは、ファンクションの微分又は積分をサンプリングするのに利用されてもよい。
2012515982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージを解析する方法であって、
少なくとも１つのソースイメージを受信するステップと、
ローパスフィルタリング特性を有する第２トーンフィルタカーネルの少なくとも１つの微分であるトーンフィルタカーネルを選択するステップと、
前記ソースイメージから、オフセットカーネルイメージの少なくとも一部のそれぞれが前記ソースイメージへのドメインシフトされたトーンフィルタカーネルの適用に基づく前記オフセットカーネルイメージを生成するステップと、
イメージ位置を選択するステップと、
サンプリングされる出力ファンクションを規定するサンプリングされるファンクション値を決定するため、前記イメージ位置に対応するオフセットカーネルイメージの各位置において前記オフセットカーネルイメージに近傍フィルタを適用するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記トーンフィルタカーネルは、ヒストグラムカーネルの微分に基づく、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ヒストグラムカーネルは、未処理のヒストグラムカーネルとスムージングされたヒストグラムカーネルとからなる群から選択される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記サンプリングされる出力ファンクションは、前記近傍フィルタに対応する前記選択されたイメージ位置の近傍におけるソースイメージ値の分布を特定するローカルヒストグラムファンクションの少なくとも１つの微分である、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記サンプリングされる出力ファンクションは、前記第２トーンフィルタカーネルに関連する第２ファンクションの微分である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記近傍フィルタは、前記近傍フィルタの中心からの距離が増加することに応答して、少なくとも１つの次元においてウェイトを減少させることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記近傍フィルタは、少なくとも１つの時間の次元を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記近傍フィルタを適用するステップは、前記イメージ位置に対応する前記オフセットカーネルのイメージ位置におけるオフセットカーネルイメージ値を決定するため、前記オフセットカーネルイメージの少なくとも２つのピクセルの間を補間することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ソースイメージは、１次元データセット、２次元データセット、３次元データセット及び４次元データセットからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記ソースイメージは、スチルイメージ、スチルイメージのシーケンス、アニメーション、ビデオ、ボクセルデータセット、ボクセルデータセットのシーケンス、ボリュームデータセット及びボリュームデータセットからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
イメージを解析する方法であって、
少なくとも１つのソースイメージを受信するステップと、
ローパスフィルタリング特性を有する第２トーンフィルタカーネルの少なくとも１つのモーメントであるトーンフィルタカーネルを選択するステップと、
前記ソースイメージから、オフセットカーネルイメージの少なくとも一部のそれぞれが前記ソースイメージへのドメインシフトされたトーンフィルタカーネルの適用に基づく前記オフセットカーネルイメージを生成するステップと、
イメージ位置を選択するステップと、
サンプリングされる出力ファンクションを規定するサンプリングされるファンクション値を決定するため、前記イメージ位置に対応するオフセットカーネルイメージの各位置において前記オフセットカーネルイメージに近傍フィルタを適用するステップと、
を有する方法。
【請求項１２】
前記トーンフィルタカーネルは、ヒストグラムカーネルの少なくとも１つのモーメントに基づく、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記ヒストグラムカーネルは、未処理のヒストグラムカーネルとスムージングされたヒストグラムカーネルとからなる群から選択される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記サンプリングされる出力ファンクションは、前記近傍フィルタに対応する前記選択されたイメージ位置の近傍におけるソースイメージ値の分布を特定するローカルヒストグラムファンクションである、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記トーンフィルタカーネルは、前記ヒストグラムカーネルの０次モーメントに基づく、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記サンプリングされる出力ファンクションは、前記第２トーンフィルタカーネルに関連する第２ファンクションの少なくとも１つのモーメントである、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記近傍フィルタは、前記近傍フィルタの中心からの距離が増加することに応答して、少なくとも１つの次元においてウェイトを減少させることを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記近傍フィルタは、少なくとも１つの時間の次元を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記近傍フィルタを適用するステップは、前記イメージ位置に対応する前記オフセットカーネルのイメージ位置におけるオフセットカーネルイメージ値を決定するため、前記オフセットカーネルイメージの少なくとも２つのピクセルの間を補間することを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
前記ソースイメージは、１次元データセット、２次元データセット、３次元データセット及び４次元データセットからなる群から選択される、請求項１１記載の方法。
【請求項２１】
前記ソースイメージは、スチルイメージ、スチルイメージのシーケンス、アニメーション、ビデオ、ボクセルデータセット、ボクセルデータセットのシーケンス、ボリュームデータセット及びボリュームデータセットからなる群から選択される、請求項１１記載の方法。
【請求項２２】
ローカルヒストグラムモードを決定する方法であって、
少なくとも１つのソースイメージを受信するステップと、
前記ソースイメージから、オフセットカーネルイメージの少なくとも一部のそれぞれが前記ソースイメージへのドメインシフトされたトーンフィルタカーネルの適用に基づく前記オフセットカーネルイメージを生成するステップと、
イメージ位置を選択するステップと、
前記イメージ位置におけるローカルヒストグラムのサンプリングされる微分ファンクションを規定するサンプリングされるファンクション値を決定するため、前記イメージ位置に対応するオフセットカーネルイメージ位置において前記オフセットカーネルイメージに近傍フィルタを適用するステップと、
前記サンプリングされる微分ファンクションのゼロクロッシングを特定するステップと、
前記サンプリングされる微分ファンクションの特定されたゼロクロッシングに基づき、前記イメージ位置における少なくとも１つのローカルヒストグラムモードを選択するステップと、
を有し、
前記ドメインシフトされるトーンフィルタカーネルの少なくとも一部は、ホストグラムトーンフィルタカーネルの微分である方法。
【請求項２３】
前記イメージ位置における少なくとも１つのローカルヒストグラムモードを選択するステップは、
前記イメージ位置における前記ソースイメージの値に基づき、前記ローカルヒストグラムのサンプリングされた微分ファンクションの値を決定するステップと、
前記ローカルヒストグラムのサンプリングされた微分ファンクションの値がゼロより大きいことに応答して、前記イメージ位置における前記ソースイメージの値より大きなピクセル値に対応する前記ローカルヒストグラムのモードを選択するステップと、
前記ローカルヒストグラムのサンプリングされた微分ファンクションの値がゼロより大きくないことに応答して、前記イメージ位置における前記ソースイメージの値より小さなピクセル値に対応する前記ローカルヒストグラムのモードを選択するステップと、
を有する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記イメージ位置における少なくとも１つのローカルヒストグラムモードを選択するステップは、前記イメージ位置における前記ソースイメージの値に最も近いローカルヒストグラムモードを選択することを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記近傍フィルタは、少なくとも１つの時間的な次元を有する、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記ソースイメージは、１次元データセット、２次元データセット、３次元データセット及び４次元データセットからなる群から選択される、請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
ヒストグラムトーンフィルタカーネルの積分である第２のドメインシフトされたトーンフィルタカーネルを前記ソースイメージに適用することに基づき、前記ソースイメージから第２オフセットカーネルイメージを生成するステップと、
前記イメージ位置における前記ローカルヒストグラムのサンプリングされる積分ファンクションを規定する第２のサンプリングされるファンクション値を決定するため、前記イメージ位置に対応する第２オフセットカーネルイメージ位置において前記第２オフセットカーネルイメージに前記近傍フィルタを適用するステップと、
を有し、
前記サンプリングされた微分ファンクションの特定されたゼロクロッシングに基づき前記イメージ位置における少なくとも１つのローカルヒストグラムモードを選択するステップは、
前記イメージ位置における前記ローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションから、前記選択されたローカルヒストグラムモードのローカルヒストグラムモードの大きさを決定するステップと、
前記サンプリングされた積分ファンクションのローカルヒストグラムモードの大きさに基づき、前記イメージ位置における少なくとも１つのローカルヒストグラムモードを選択するステップと、
を有する、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
前記イメージ位置における少なくとも１つのローカルヒストグラムモードを選択するステップは、ドミナントヒストグラムモードとして前記サンプリングされた積分ファンクションから決定される最大の大きさを有するローカルヒストグラムモードを選択することを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記ローカルヒストグラムの大きさを決定するステップは、
前記サンプリングされた微分ファンクションのゼロクロッシングからローカルヒストグラムアンチモードを特定するステップと、
各ローカルヒストグラムモードについて、前記ローカルヒストグラムに隣接する第１ローカルヒストグラムモードと第２ローカルヒストグラムモードとの間のイメージ位置において前記ローカルヒストグラムの積分を評価するステップと、
を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記イメージ位置の値のドメインは、循環的である、請求項２２記載の方法。
【請求項３１】
前記イメージ位置の値のドメインは、非循環的である、請求項２２記載の方法。
【請求項３２】
イメージ位置のローカルな分位数を決定する方法であって、
少なくとも１つのソースイメージを受信するステップと、
前記ソースイメージにドメインシフトされたトーンフィルタカーネルを適用することに基づき前記ソースイメージからオフセットカーネルイメージを生成するステップと、
イメージ位置を受信するステップと、
前記イメージ位置におけるローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションを規定するサンプリングされたファンクション値を決定するため、前記イメージ位置に対応するオフセットカーネルイメージ位置における第２オフセットカーネルイメージに近傍フィルタを適用するステップと、
ローカルな分位数の値を受信するステップと、
前記ローカルな分位数の値に等しい前記ローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションの値に対応するピクセル値を決定するステップと、
を有し、
第２のドメインシフトされたトーンフィルタカーネルは、ガウスヒストグラムトーンフィルタカーネルの積分である方法。
【請求項３３】
前記近傍フィルタは、少なくとも１つの時間の次元を有する、請求項２３記載の方法。
【請求項３４】
前記ソースイメージは、１次元データセット、２次元データセット、３次元データセット及び４次元データセットからなる群から選択される、請求項２３記載の方法。
【請求項３５】
前記ローカルな分位数の値は、０．５に等しい、請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、すべての目的のために参照することによりここに援用される２００９年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／１４５，９６６号の優先権を主張する。本出願は、すべての目的のために参照することによりここに援用される米国特許出願Ｐ０４１６１０ＵＳに関する。
【０００２】
本発明は、コンピュータグラフィックスの分野に関し、特に視覚的効果を生成するためのスチルイメージ、ビデオおよび他の１次元、２次元、３次元、４次元およびより高次の次元のデータセットの解析およびフィルタリング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
イメージヒストグラムは、スチルイメージ又はビデオにおけるカラー、トーン、強さ、又は他のスカラー、ベクトルもしくはタプルピクセル値の分布又は大きさを特定する。イメージヒストグラムは、特定のカラー、トーン、強さ又は他の属性値を有するイメージ、又は特定の範囲のカラー、トーン、強さ又は他の属性値に属するイメージにおけるピクセル数を特定する。
【０００４】
ローカルイメージヒストグラムは、コンピュータグラフィックス、コンピュータビジョン及びコンピュータ画像におけるアプリケーションに有用な多くの情報を含む。ローカルイメージヒストグラムは、ピクセルの近傍と呼ばれる、指定されたピクセルから所与の範囲内などにあるイメージ又はビデオの特定部分内の分布又は数値を特定する。典型的には、イメージの各ピクセルは、各自の近傍に異なるピクセル群を有しているため、自らのローカルなヒストグラムを有しているかもしれない。
【０００５】
ローカルイメージヒストグラムは、コンピュータグラフィックス、コンピュータビジョン及びコンピュータ画像におけるアプリケーションに有用な多くの情報を含む。ローカルヒストグラムは、異なる表面の存在のため、複数のピーク又はモードをしばしば示す。これらのモードの性質を分離することは、ノイズリダクション、エッジプリザービングスムージング、セグメンテーション及びスタイライゼーションを含む高度な非線形イメージ変換を可能にする。
【０００６】
しかしながら、ローカルヒストグラムを決定するための従来技術は、計算的に困難かつコストのかかるものである。ローカルヒストグラムを計算する従来アプローチの１つは、ターゲットピクセルの周囲の近傍におけるピクセル値の分布を決定することである。しかしながら、このアプローチは、大きな近傍については計算コストのかかるものである。正方形又は矩形の近傍について、ヒストグラムの計算は、隣接ピクセルの近傍のオーバラップを求めることによって高速化することが可能である。しかしながら、正方形又は矩形の近傍は、良好でない信号処理特性を有し、異方性のため明らかな視覚的アーチファクトをしばしば示す。
【０００７】
さらに、１以上のピクセルの周囲のローカルヒストグラムが明示的に決定されると、多くのヒストグラムベースの処理は非線形である。これは、大きな線形フィルタの従来の高速化技術を利用することを妨げ、全体的な計算コストを増大させる。
【０００８】
１以上のピクセルの周囲のローカルヒストグラムを明示的に決定するのでなく、他の従来のヒストグラム技術が間接的にヒストグラムに対して実行される。これら従来の技術は、与えられたピクセルに対してローカルヒストグラムを計算しない。その代わりに、ローカルヒストグラムの属性の特定の性質を決定又は推定しようとする。例えば、従来のミーンシフト技術は、所与のピクセルに対して、当該ピクセルの近傍のローカルヒストグラムを直接決定するのでなく、最近傍のローカルヒストグラムピークである最近傍ローカルヒストグラムモードを特定可能である。しかしながら、ミーンシフト技術などの従来技術は、繰り返し的なものであり、解に収束する前にデータセットに対して複数の処理パスを要求する。これは、要求される時間及び計算コストを増大させる。さらに、これら従来の繰り返し技術は、最近傍ローカルヒストグラムモード又は最近傍ローカルヒストグラムピークを特定するだけである。しかしながら、他のローカルヒストグラムモードの知識を利用する多数のアプリケーションがある。他方、これら従来の繰り返し技術は、他のいずれかのローカルヒストグラムモードを特定するものでない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の実施例は、ローカルヒストグラム及びローカルヒストグラムベースファンクション」が効率的かつ直接的な非繰り返し的方法により決定されることを可能にする。さらに、ローカルヒストグラムベースファンクション及び多数のタイプのローカルヒストグラムベース属性が、ローカルヒストグラムを明示的に決定することなく決定可能である。
【００１０】
実施例では、オフセットカーネルイメージ群が、ソースイメージをドメインシフトされたトーンフィルタカーネル群のそれぞれとリマッピングすることによって生成される。オフセットカーネルイメージ群は、複数のイメージ位置及び／又はローカル近傍のサイズ、形状及びウェイトについて再利用可能である。
【００１１】
イメージ位置についてローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションを決定するため、本発明の実施例は、所望のローカル近傍のサイズ、形状及び周波数ドメインの特性を表す近傍フィルタを、イメージ位置に対応するオフセットイメージ位置における各オフセットカーネルイメージに適用する。近傍フィルタは、空間と時間の双方においてローカル近傍を評価するための時間的大きさを有してもよい。近傍フィルタリングされたオフセットカーネルイメージ値のそれぞれは、関連するドメインシフトされたトーンフィルタカーネルのドメインに対応するローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションのサンプルを表す。
【００１２】
本発明の実施例は、トーンフィルタカーネルとして任意のファンクションを使用してもよい。本発明の実施例は、ヒストグラムカーネルを利用して、ローカルヒストグラムファンクションのサンプル値を決定する。
【００１３】
本発明の他の実施例は、第２トーンフィルタカーネルの微分である第１トーンフィルタカーネルを使用する。第１トーンフィルタカーネルから決定されたサンプリングされたファンクションは、第２トーンフィルタカーネルから決定された第２のサンプリングされたファンクションの微分に等しい。従って、本発明の当該実施例は、第２のサンプリングされたファンクション自体を明示的に決定することなく第２のサンプリングされたファンクションの微分を決定可能である。
【００１４】
同様に、本発明のさらなる実施例は、第２トーンフィルタカーネルの積分である第１トーンフィルタカーネルを利用する。第１トーンフィルタカーネルから決定された第２のサンプリングされたファンクションは、第２トーンフィルタカーネルから決定された第２のサンプリングされたファンクションの積分に等しい。従って、本発明の当該実施例は、第２のサンプリングされたファンクション自体を明示的に決定することなく、第２のサンプリングされたファンクションの積分を決定可能である。
【００１５】
本発明の実施例は、各ヒストグラムモード内に含まれる母集団のローカルヒストグラムモードの個数、それらの数値、それらの幅及びパーセンテージを特定するため適用可能である。例えば、最近傍モードローカルヒストグラムフィルタの実施例は、オフセットカーネルイメージトーンフィルタカーネルとしてローカルヒストグラムカーネルの微分を利用して、最近傍ローカルヒストグラムモードを決定する。他の例では、ローカルミーンヒストグラムフィルタの実施例は、オフセットカーネルイメージトーンフィルタカーネルとしてローカルヒストグラムカーネルの積分を用いてローカルな平均値を決定する。さらなる他の例では、ドミナントモデルフィルタの実施例は、オフセットイメージトーンフィルタカーネルとしてローカルヒストグラムカーネルの微分と積分との双方を用いて、最大の母集団を有するローカルヒストグラムモードを特定する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施例によるローカルヒストグラム及びローカルヒストグラムベース属性を計算する方法を示す。
【図２】図２Ａ〜２Ｅは、本発明の実施例によるローカルヒストグラム及びローカルヒストグラムベース属性を計算する方法の一例となるアプリケーションを示す。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施例により使用するのに適したさらなるトーンカーネルの具体例を示す。
【図４】図４は、本発明の実施例を実現するのに適したコンピュータシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面において、同一の参照番号の使用は同一の要素を示す。
【００１８】
図１は、本発明の実施例によるローカルヒストグラム及びローカルヒストグラムベース属性を計算する方法１００を示す。グローバルイメージヒストグラムは、スチルイメージ又はビデオにおけるカラー、トーン、強さ、又は他のスカラー、ベクトルもしくはタプルピクセル値の分布又は大きさを特定する。グローバルイメージヒストグラムは、特定のカラー、トーン、強さ又は他の属性値を有するイメージ全体、又は特定の範囲内のカラー、トーン、強さ又は他の属性値を有するイメージ全体におけるピクセル数を特定する。ローカルイメージヒストグラムは、ピクセルの近傍と呼ばれる、指定されたピクセルから所与の距離内のイメージ又はビデオの特定部分内のピクセル値の分布又は大きさを特定する。典型的には、イメージの核ピクセルは、各自の近傍に異なるピクセル群を有しているため、自らのローカルヒストグラムを有している。方法１００は、ローカルヒストグラムと、ローカルヒストグラムの微分や積分などのローカルヒストグラムベースファンクションとの値を決定するのに利用されてもよい。
【００１９】
ステップ１０５は、ソースイメージと呼ばれるイメージデータ群を受信する。本出願では、イメージという用語は、１次元、２次元、３次元、４次元又はそれ以上の次元の何れかのタイプのデータセットを示すのに使用される。イメージデータの具体例として、スチルイメージや他の２次元データセット、ビデオ、アニメーション、ボクセルデータセット、ボリュームデータ構造などの３次元データセットなどがあげられる。イメージ又はデータセットの１つの次元は、時間に関して配置される２次元イメージのシーケンス（３次元データセットとして表現される）や時間に関して配置される３次元ボクセルデータのシーケンス（４次元データセットとして表現される）などの時間に対応するものであってもよい。イメージデータは、コンピュータグラフィックスコンテンツ作成ソフトウェアを用いてユーザにより生成されてもよいし、スチル又はビデオカメラや他の２次元又は３次元イメージングデバイスを用いて、物理世界から収集されてもよい。
【００２０】
各イメージは、複数のボクセルを含む。本出願では、ピクセルという用語は、イメージに含まれる何れかのデータ要素を示すのに使用される。イメージのピクセル又はデータ要素は、１以上のスカラー、ベクトル、タプル又は他の値を含む。ピクセル値の具体例は、イメージ内のピクセルの位置におけるイメージの強さや濃度などの他の属性を表すスカラーである。ピクセル値の他の具体例は、ＲＧＢやＨＳＶＢカラー空間などのカラー空間におけるカラーを表すベクトル又はタプルであってもよい。
【００２１】
ステップ１１０は、イメージソースの１以上のローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベース属性値を決定するのに用いられるトーンフィルタカーネルを受信する。後述されるように、広範なトーンフィルタカーネルは、イメージを処理するのに利用されてもよい。本発明の実施例は、ピクセル値を対応するトーンフィルタカーネルファンクション値にマッピングするため、トーンフィルタカーネルとして任意のファンクションを使用してもよい。さらなる実施例では、トーンフィルタカーネルは、１の積分値に等しい。
【００２２】
図２Ａは、本発明の実施例に使用するのに適した一例となる第１トーンフィルタカーネル２００を示す。トーンフィルタカーネル２００は、未処理のヒストグラム強度ファンクションである。トーンフィルタカーネル２００は、強さや濃度などのピクセルのスカラー値をトーンフィルタカーネル出力値にマッピングする。本例では、トーンフィルタカーネル２００は、０．５のピクセル値を中心として、０．４から０．６まで（０．６を含まない）の何れかのピクセル値に対して５．０の値を出力する。トーンフィルタカーネル２００は、他のすべてのピクセル値に対して０．０の値を出力する。本例では、トーンフィルタカーネル２００は、１．０の面積を有する。
【００２３】
方法１００に戻って、ステップ１１５は、オフセットに従ってトーンフィルタカーネルファンクションのドメインをシフトする。実施例では、シフトされたトーンフィルタカーネルは、元のトーンフィルタカーネルと同じであるが、異なるピクセル値を中心としている。例えば、トーンフィルタカーネル２００は、０．１のピクセル値を中心とするようシフトされてもよい。本例では、シフトされたトーンフィルタカーネルは、０．０〜０．２までのピクセル値（０．２を含まない）に対して５．０の値を出力し、他のすべてのピクセル値に対して０．０の値を出力する。
【００２４】
ステップ１２０は、受信したイメージデータとシフトされたカーネルイメージからオフセットカーネルイメージを生成する。オフセットカーネルイメージの各ピクセルは、シフトされたカーネルファンクションに従って受信したイメージデータの対応するピクセル値をマッピングすることによって生成される。
【００２５】
図２Ｂは、受信したソースイメージ２１０からのオフセットカーネルイメージの生成の一例２０５を示す。具体例２０５では、カーネルファンクション２００は、シフトされたカーネルファンクションが０．０〜０．２のピクセル値（０．２を含まない）に対して５．０の値を出力し、他のすべてのピクセル値に対して０．０の値を出力する。このシフトされたトーンフィルタカーネルをソースイメージ２１０の各ピクセル値に適用することによって、オフセットカーネルイメージ２１５が生成される。
【００２６】
ソースイメージ２１０のピクセル値とオフセットカーネルイメージ２１５の対応する値とを比較して、それぞれ０．０と０．１の値を有するソースイメージピクセル２１２Ａ，２１２Ｅは、シフトされたトーンフィルタカーネルによって５の値に設定されるオフセットカーネルイメージピクセル２１７Ａ，２１２Ｅに対応する。残りのソースイメージピクセル２１２Ｂ〜２１２Ｄと２１２−Ｆ〜２１２Ｉとは、シフトされたトーンフィルタカーネルによって０．０の値に設定されるオフセットカーネルイメージピクセル２１７Ｂ〜２１７Ｄと２１７Ｆ〜２１７Ｉに対応する。
【００２７】
方法１００に戻って、ステップ１１５，１２０は、それぞれが異なる大きさだけシフトされるトーンフィルタカーネルに基づき、１以上のさらなるオフセットカーネルイメージを生成するため繰り返されてもよい。さらに、シフトされていないトーンフィルタカーネルは、１以上のオフセットカーネルイメージを生成するのに利用されてもよい。ステップ１１５，１２０の実施例は、複数のオフセットカーネルイメージをパラレル又は順次生成してもよい。
【００２８】
後述されるように、各オフセットカーネルイメージは、ソースイメージの１以上のピクセルについてローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションのサンプルを生成するのに利用される。このため、本発明の実施例は、任意数のシフトされたトーンフィルタカーネルを用いて、対応するオフセットカーネルイメージを生成し、所望の解像度によりローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションがサンプリングされることを可能にする。本発明のさらなる実施例は、ナイキストサンプリングレートリミットにより又は超えてローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションをサンプリングするため、十分な数のオフセットカーネルイメージを生成してもよい。
【００２９】
本発明の実施例は、所望の解像度により可能なピクセル値の一部又はすべてをサンプリングするため、トーンフィルタカーネルの幅、評価されたシフトされたトーンフィルタカーネルの個数、及びシフトされたトーンフィルタカーネルの位置を設定してもよい。さらに、シフトされたトーンフィルタカーネルは、部分的にオーバラップしてもよい。さらなる実施例では、トーンフィルタカーネルの形状は、ドメインの境界において可変であってもよい。例えば、トーンフィルタカーネルの形状を変更することは、トーンフィルタカーネルの面積がドメインの境界においてクリップされる結果として減少することを防ぎ、上記の例では０又は１の近傍のピクセル値など、ドメイン境界の近傍のピクセル値に対して結果として得られるローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションをバイアスする。他の例では、ピクセル値のドメインが循環的である場合（ＨＳＶカラー空間におけるアングル又は色相を表すなど）、シフトされたトーンフィルタカーネルは、ドメイン領域を包む。  
図２Ｃは、本発明の実施例によるさらなる複数のオフセットカーネルイメージを決定するための一例２２０を示す。本例２２０では、ソースイメージ２１０は、０．２〜０．４のピクセル値に関するシフトされたカーネル２２３Ａ、０．４〜０．６のピクセル値に関するシフトされたカーネル２２３Ｂ、及び０．６〜０．８のピクセル値に関するシフトされたカーネル２２３Ｄを含む、複数の異なるシフトされたカーネル２２３により処理される。シフトされたカーネル２２３は、シフトされたカーネル２２３Ａ，２２３Ｂ，２２３Ｃに対応するオフセットカーネルイメージ２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５Ｃを含む対応するオフセットカーネルイメージ２２５を生成する。
【００３０】
ステップ１２０の次に、方法１００は、ステップ１０５〜１２０により生成されたオフセットカーネルイメージ群に基づき、１以上のソースイメージピクセルのサンプリングされたローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションを決定する。このオフセットカーネルイメージ群は、任意の形状及びサイズの複数の近傍及び／又は複数のソースイメージピクセルに対して、サンプリングされたローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションを決定するため再利用可能である。
【００３１】
ステップ１２５は、処理のためにソースイメージ位置を選択する。ソースイメージ位置は、ソースイメージにおける１つのピクセルに対応するか、又は２以上のピクセルの間にあってもよい。後者のケースでは、線形又は非線型補間が、選択されたソースイメージ位置に対してオフセットカーネルイメージ及び／又はソースイメージの１以上のサブピクセル値を決定するのに利用されてもよい。ステップ１２５は、ユーザ又はアプリケーションからの指示に基づきソースイメージのピクセルを選択してもよい。実施例では、ステップ１２５の複数の繰り返しが、ソースイメージのピクセルの一部又はすべてを選択及び処理するのに利用される。
【００３２】
ステップ１３０は、近傍フィルタサイズ及び近傍ウェイトを選択する。ステップ１３０の実施例は、選択されたソースピクセルの周囲の任意のサイズ及び形状の近傍に対して、サンプリングされたローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションを生成するのに利用可能である。近傍フィルタのサイズ及び形状は、美感や他の結果の特性を制御するのに利用可能である。ステップ１３０の実施例は、ユーザ又はアプリケーションからの指示に基づき、近傍フィルタサイズ及び近傍ウェイトを選択してもよい。
【００３３】
実施例では、循環的又は放射状に対称な近傍が、異方性視覚的アーチファクトを回避するため、ステップ１３０により選択される。しかしながら、本発明の他の実施例は、特定方向への強調のために非対称な近傍を利用してもよい。近傍フィルタのさらなる実施例は、ピクセルデータの周波数スペクトルを変更してもよい。例えば、近傍フィルタは、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ又は他の周波数ドメイン特性を有するフィルタを含むものであってもよい。
【００３４】
ステップ１３０は、ウェイト値のセットによるファンクションとしてフィルタ
近傍を定義してもよい。ファンクションの非ゼロのウェイト値は、フィルタ近傍内の近傍ピクセルを指定する。他方、ファンクションにおけるゼロのウェイト値は、フィルタ近傍外の近傍ピクセルを指定する。さらに、本発明の実施例は、近傍セルの影響を距離に従って徐々に減少させるようにしてもよい。このため、ステップ１３０の実施例は、ファンクションの非ゼロのウェイト値を０〜１に設定し、ファンクションの中心からの距離に従って値を減少させる。さらなる実施例では、ファンクションは、ガウス関数又は分布などの単位積分によるすべてが正の重み付けファンクションとして定義されてもよい。方法１００の実施例は、フィルタ近傍ファンクションをマスクとして離散的に又は解析的に実現してもよい。
【００３５】
ステップ１３５は、フィルタ近傍を用いて、選択されたイメージ位置における各オフセットカーネルイメージの加重和を決定する。実施例では、ステップ１３５は、オフセットカーネルイメージの１つを選択する。ステップ１３５は、その後にソースイメージの選択されたイメージ位置に対応するオフセットカーネルイメージのイメージ位置にフィルタ近傍ファンクションを中心とする。ステップ１３５は、選択されたオフセットカーネルイメージによる近傍フィルタファンクションの加重和又
はたたみ込みを決定する。この加重和から得られた値は、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションのサンプルを表す。
【００３６】
図２Ｄは、選択されたソースイメージピクセルとフィルタ近傍とに対してローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションのサンプリングされた値の１つを決定する一例２３０を示す。具体例２３０は、オフセットカーネルイメージにおける選択されたピクセルからの距離に基づき近傍オフセットカーネルイメージピクセルのためのウェイト値を指定する近傍重み付けファンクション２３２を有する。近傍重み付けファンクション２３２では、例えば、ウェイトは選択されたピクセルからの距離の関数として減少する。さらに、一例となる近傍重み付けファンクション２３２は放射状に対称的である。
【００３７】
一例となる近傍重み付けファンクション２３２をソースイメージの選択されたピクセルに対応するオフセットカーネルイメージ２１５における選択されたピクセル２３４の周囲の近傍に適用すると、加重和又は畳み込みは、０．７に等しい。この値は、選択されたピクセルに対してオフセットカーネルイメージを生成するのに用いられるシフトされたトーンフィルタカーネルのドメインである、０．０〜０．２のピクセル入力値のインターバルのローカルヒストグラムサンプル値２３５である。
【００３８】
方法１００に戻って、ステップ１３５の実施例は、その他のオフセットカーネルイメージの一部又はすべてについてこの評価を繰り返し、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションのサンプル群を得る。ステップ１４０は、ローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションを決定するため、オフセットカーネルイメージのローカル近傍から決定される値を合成する。実施例では、各オフセットカーネルイメージは、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションの１つのサンプルを決定するため、選択されたピクセルのフィルタ近傍に関して評価可能である。各サンプルは、それのオフセットカーネルイメージを生成するのに用いられるシフトされたカーネルに関するピクセル入力値においてローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションの値を表す。
【００３９】
図２Ｅは、ローカルヒストグラム又はローカルヒストグラムベースファンクションのさらなるサンプル値を決定する一例２４０を示す。オフセットカーネルイメージ２２５Ａ，２２５Ｂ，２２５はそれぞれ、近傍重み付けファンクション２４５Ａ，２４５Ｂ，２４５Ｃにより畳み込みされる。近傍重み付けファンクション２４５は、各オフセットカーネルイメージに同一又は異なるものであってもよい。
【００４０】
各オフセットカーネルイメージ２２５の各自の近傍重み付けファンクション２４５による畳み込みの結果は、選択されたイメージピクセルのローカルヒストグラムのサンプル２５０である。サンプル群２５０は、ローカルヒストグラム２５５などの完全なローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションの表現を決定するのに利用可能である。
【００４１】
具体例２４０では、サンプル２５０Ａは、０．２〜０．４のインターバルにおいてローカルヒストグラム２５５の値２６０Ｂを特定する。同様に、サンプル２５０Ｂは、０．４〜０．６のインターバルにおいてローカルヒストグラム２５５の値２６０Ｃを特定し、サンプル２５０Ｃは、０．６〜０．８のインターバルにおいてローカルヒストグラム２５５の値２６０Ｄを特定する。さらに、図２Ｄに示されるローカルヒストグラム値２３５は、０．０〜０．２のインターバルにおいてローカルヒストグラム２５５の値２６０Ａを特定する。
【００４２】
ステップ１４０の実施例は、ローカルヒストグラム全体又はヒストグラムベースファンクション全体を出力する。ステップ１４０のさらなる実施例は、サンプル間の値を決定するため、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションのサンプル間を補間する。ステップ１４０の実施例は、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションに関する補間及び他の技術を用いて、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションのピーク、谷又はゼロクロッシングに対応するピクセル入力値を検出する。
【００４３】
ステップ１２５〜１４０は、ソースイメージのさらなるピクセル及び／又はさらなる近傍の形状及びサイズに対して、ローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションの値を決定するため繰り返されてもよい。さらなる実施例では、ステップ１２５〜１４０のすべて又は一部は、各自のローカルヒストグラム又はヒストグラムベースファンクションを決定するため、２以上のピクセルに対してパラレルに実行されてもよい。
【００４４】
方法１００の実施例は、多数のタイプのローカルヒストグラム及びヒストグラムベースファンクションのサンプリングされた値を決定するのに利用されてもよい。例えば、図２Ａに示されるトーンフィルタカーネル２００により方法１００を利用すると、未処理のローカルヒストグラムのサンプル値が得られる。図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施例により利用するのに適したさらなるトーンフィルタカーネルの例を示す。図３Ａは、一例となるスムージングされたトーンフィルタカーネル３００を示す。実施例では、スムージングされたトーンフィルタカーネル３００は、１に積分されるガウス分布又は関数であってもよい。図３Ａに示されるトーンフィルタカーネル３００により方法１００を用いることによって、スムージングされたローカルヒストグラムファンクションのサンプリングされた値が得られる。本発明のさらなる実施例は、ローパスフィルタリング特性を有するトーンフィルタカーネルを含む他の何れかのタイプのトーンフィルタカーネルを利用してもよい。
【００４５】
図３Ｂは、一例となる微分トーンフィルタカーネル３２０を示す。微分トーンフィルタカーネル３２０は、スムージングされたトーンフィルタカーネル３００などのトーンフィルタカーネルの微分から決定される。トーンフィルタカーネル３２０により方法１００を利用すると、スムージングされたローカルヒストグラムの微分のサンプル値が得られる。一般に、任意のトーンフィルタカーネルＫにより方法１００を利用することにより、ローカルヒストグラムベースファンクションＦのサンプリングされたバージョンが得られる場合、このトーンフィルタカーネルＫ’の微分により方法１００を利用すると、ローカルヒストグラムベースファンクションの微分（すなわち、Ｆ’）のサンプリングされたバージョンが得られる。後述されるように、スムージングされたトーンフィルタカーネル３００の微分３２０など、トーンフィルタカーネルの微分を利用することは、ローカルヒストグラムファンクションのピーク又はヒストグラムモードを検出するのに利用可能である。
【００４６】
図３Ｃは、一例となる積分トーンフィルタカーネル３５０を示す。積分トーンフィルタカーネル３５０は、スムージングされたトーンフィルタカーネル３００を積分することによって決定される。一般に、任意のトーンフィルタカーネルにより方法１００を利用することにより、ローカルヒストグラムベースファンクションＦのサンプリングされたバージョンが得られる場合、このトーンフィルタカーネルの積分
【００４７】
【数１】
2012515982.tif 000003
により方法１００を利用すると、ローカルヒストグラムベースファンクションの積分（すなわち、
【００４８】
【数２】
2012515982.tif 000004
）のサンプリングされたバージョンが得られる。トーンフィルタカーネル３５０により方法１００を利用することによって、スムージングされたローカルヒストグラムの積分のサンプル値が得られる。後述されるように、スムージングされたトーンフィルタカーネル３００の積分３５０などのトーンフィルタカーネルの積分を利用することは、指定されたイメージピクセル及びその近傍のローカルヒストグラムファンクションの中央値などの性質を求めるのに利用可能である。
【００４９】
実施例では、積分トーンフィルタカーネル３５０は、ローカルヒストグラムベースファンクションＦの何れかのオーダのモーメントを決定するのに利用可能なモーメントフィルタカーネルに一般化されてもよい。初期的なトーンフィルタカーネルＫ（ｘ）が与えられると、入力値ｃを中心とするオーダｎのモーメントは、
【００５０】
【数３】
2012515982.tif 000005
として定義されてもよい。この定義を用いて、積分トーンフィルタカーネル３５０は、スムージングされたトーンフィルタカーネル３００などの初期的なトーンフィルタカーネルの０次モーメントである。同様に、さらなるトーンフィルタカーネルが、初期的なトーンフィルタカーネルのより高次のモーメントをとることによって導出されてもよい。
【００５１】
ローカルヒストグラムファンクションは、イメージにおけるピクセルの周りの近傍に関する多くの情報を提供する。ローカルヒストグラムが１つのピーク又はモードを有する場合、近傍のピクセルは同様のソースから生じている可能性が高い。他方、ヒストグラムが複数のモードを有する場合、近傍は、おそらく２以上の異なる母集団からのピクセルを含む。スタイライゼーション、ノイズリダクション、セグメンテーション及び他の目的のため、モードを特定及び特徴付けることが望ましい。特に、実施例は、モードの個数、それらの値、それらの幅及び各モードに含まれる母集団のパーセンテージを特定可能である。
【００５２】
本発明の一実施例は、方法１００と、トーンフィルタカーネル２００又は３００などのヒストグラムトーンフィルタカーネルとを用いて、ローカルヒストグラムファンクションを決定することによって、ローカルヒストグラムモードを特定可能である。ローカルヒストグラムファンクションの十分なサンプル数が決定されると、本実施例は、ピーク又はローカルヒストグラムモードをサンプリングされた７ローカルヒストグラムファンクションからサーチ可能である。
【００５３】
本発明の他の実施例は、ローカルヒストグラムを直接決定することなくローカルヒストグラムモードを特定可能である。本実施例では、方法１００とヒストグラムトーンフィルタカーネルの微分とは、ローカルヒストグラムファンクションの微分を決定するのに利用される。ローカルヒストグラムファンクションの微分の十分なサンプル数が決定されると、本実施例は、微分のゼロクロッシングをローカルヒストグラムファンクションのサンプリングされた微分からサーチ可能である。隣接する微分サンプルＤｉ（ｐ）とＤｉ＋１（ｐ）との間の負方向のゼロクロッシングが存在する場合、補間を利用して、
【００５４】
【数４】
2012515982.tif 000006
にほぼ位置するモードが存在する。ただし、ｓｉ及びｓｉ＋１は、隣接する微分サンプルに対応する強さなどのピクセル入力値である。負方向のゼロクロッシングの同様の評価は、ローカルヒストグラムアンチモードと呼ばれる、ローカルヒストグラムファンクションの谷又は負の極値の位置を決定するのに利用可能である。
【００５５】
実施例では、最近傍モードフィルタが同様にして決定可能である。最近傍モードフィルタは、ピクセルの値に最も近いローカルヒストグラムのモードを特定する。例えば、ピクセルが０．４の値を有し、当該ピクセルとそれの近傍とのローカルヒストグラムファンクションが、０．５〜０．１のピクセル値に対応するローカルヒストグラムモードを有する場合、最近傍モードフィルタは、当該ピクセル値の最も近いモードとして０．５を出力する。
【００５６】
実施例では、最近傍モードフィルタは、例えば、トーンフィルタカーネル３２０などを用いて、ローカルヒストグラムファンクションの微分関数を決定することによって評価される。サンプリングされた微分関数は、選択されたピクセル値における微分値を決定するため補間される。この微分が正である場合、最近傍モードフィルタは、選択されたピクセル値より大きな第１モードを出力する。そうでない場合、選択されたピクセル値より小さい第１モードを出力する。
【００５７】
さらなる実施例では、イメージ処理アプリケーションについて、最近傍モードフィル他が、オリジナルイメージをＨＳＶ空間に変換することによって決定され、Ｖチャネルにおいて最近傍モードフィルタリングされ、最終的にＲＧＢに変換される。フィルタリングのためのＨＳＶ空間の選択は、異なるカラーチャネルにおけるエッジの配置において生じうる若干のずれを回避するためのものである。さらに、畳み込みが階層的に決定され、要求される処理量はローカルヒストグラムの近傍のサイズから独立している。
【００５８】
入力イメージがモード境界をクロスする場合、最近傍モードフィルタの出力は不連続である。ピクセルごとに１つのサンプルにより計算されると、これは、有意なエイリアシングをもたらしうる。エイリアシングアーチファクトを減少させるため、本発明の実施例は、オーバサンプリングによりソースイメージをアンチエイリアシングする。本実施例では、ローカルヒストグラムファンクションの微分は、ピクセルごとに１回しか決定されない。しかしながら、本実施例は、複数のサブピクセル値を決定するため、バイリニア補間によりオリジナルイメージをオーバサンプリングする。最近傍モードフィルタは、各サブピクセル値に適用され、その結果が選択されたピクセルのアンチエイリアシングされた最近傍モード値を生成するため平均化される。
【００５９】
最近傍モードフィルタは、シャープなエッジを不鮮明にすることなく、ノイズイメージを低減するエッジプリザービングフィルタである。他のエッジプリザービングフィルタは、ローカルメディアンフィルタである。実施例では、ローカルヒストグラムの微分関数を決定するのに用いられる技術が、スムージングされたローカルヒストグラム
【００６０】
【数５】
2012515982.tif 000007
の積分又はさらなる微分に等しく適用される。例えば、ＥをトーンフィルタカーネルＫの無限積分とする。Ｋがガウスである場合、Ｅは対応するｅｒｆファンクションとなる。本発明の実施例は、関数
【００６１】
【数６】
2012515982.tif 000008
を用いて
【００６２】
【数７】
2012515982.tif 000009
の積分を
【００６３】
【数８】
2012515982.tif 000010
として推定する。ここで、Ｗは近傍重み付けであり、Ｅはトーンフィルタカーネル３５０などのヒストグラムトーンフィルタカーネルの積分である。
【００６４】
本発明の実施例は、方法１００とトーンフィルタカーネル３５０などのトーンフィルタカーネルの積分とを用いてローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションを決定することにより、メディアンフィルタを決定する。その後、本実施例は、（定義によりメディアンである）０．５のサンプリングされた積分ファンクションの値に対応する入力値を求めるため、補間を利用する。
【００６５】
本発明のさらなる実施例は、ローカル近傍におけるイメージ値の任意の分位数（ｑｕａｎｔｉｌｅ）を決定するため、他のサンプリングされた積分ファンクション値に対して入力値を決定してもよい。例えば、本発明の実施例は、方法１００とトーンフィルタカーネルの積分とを用いて、０．１のサンプリングされた積分ファンクション値に対応するサンプリングされた積分ファンクションの入力値を決定してもよい。サンプリングされた積分ファンクションの入力値は、ローカル近傍におけるイメージ値の１０番目のパーセンタイル（又は１番目のデサイル、１００番目のパーミルなど）を表す。従って、ローカル近傍のイメージ値の１０％は、サンプリングされた積分ファンクションの特定された入力値以下のローカルに重み付けされた値を有する。同様に、０．９のサンプリングされた積分ファンクション値に対応する入力値の決定は、ローカルに重み付けされたイメージ値の９０番目のパーセンタイルを規定する。
【００６６】
ローカルメディアンフィルタに加えて、本発明の実施例は、ドミナントモードフィルタを評価するのに利用されてもよい。ドミナントモードフィルタは、ローカルメディアンフィルタの代替として利用可能である。例えば、いくつかのアプリケーションでは、メディアンの概念は定義されていない。例えば、３６０度すべてを包む又は繰り返す循環的なドメイン上にアングルが存在する。このドメインには“始め”と“終わり”がないため、メディアンは定義されない。
【００６７】
実施例では、ドミナントモードフィルタは、方法１００と、トーンフィルタカーネル３２０などのトーンフィルタカーネルの微分とを用いて決定される。ローカルヒストグラムのサンプリングされた結果としての微分ファンクションを利用して、本発明の実施例は、ローカルヒストグラムモード（すなわち、負方向のゼロクロッシング）とローカルヒストグラムアンチモード（すなわち、正方向のゼロクロッシング）に対応する入力値を求めるため、補間を利用する。
【００６８】
ドミナントモードフィルタの実施例は、特定された各ローカルヒストグラムモードの下にあるローカルヒストグラムファンクションのエリアを決定する。実施例では、ドミナントモードフィルタは、方法１００と、トーンフィルタカーネル３５０などのトーンフィルタカーネルの積分とを用いて、ローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションを決定する。特定された各ローカルヒストグラムモードについて、実施例は、それの最も右に隣接するアンチモードにおけるローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションの値を、それの最も左にある隣接するアンチモードにおけるローカルヒストグラムのサンプリングされた積分ファンクションの値から引く。これは、ローカルヒストグラムモードの下方の積分ファンクションの値を与える。最も大きな積分値によるローカルヒストグラムモードは、ドミナントモードである。ドミナントモードに対応する大きさ及び／又は入力値は、その後にドミナントモードフィルタにより出力される。
【００６９】
ドミナントモードフィルタの実施例は、循環的ドメイン及び非循環的ドメインに適用可能である。しかしながら、循環的ドメインについて、ドメインモードフィルタの実施例は、３５９〜０度の角度ドメインの遷移など、ブランチカットを考慮して積分を計算する。ブランチカットに及ぶ積分について、ドミナントモードフィルタの実施例は積分を、ブランチカットの各サイドに１つである２つの部分に決定する。
【００７０】
ローカルメディアンフィルタと同様に、ドミナントモードフィルタは、ノイズを極めて効率的に削除する。詳細な調査は、それがまたメディアンよりいくつかのエッジにおいてよりシャープな出力をもたらすことを明らかにした。これは、モードフィルタの共通の特徴である。モード境界では、ドミナントモードフィルタは、１つのモードから他のモードに不連続的にスイッチし、やや不鮮明なエッジが以前に存在した絶対的にシャープなエッジを生成する。よりスムーズな結果について、ローカルメディアンフィルタ、最近傍モードフィルタ、ドミナントモードフィルタ及び他の何れかのモードベースフィルタの実施例が、２つのモードが母集団のほぼ等しい部分を説明するとき（すなわち、２つのモードがほぼ等しい大きさを有するとき）、一緒に合成可能である。
【００７１】
各種コンピュータ画像とイメージプロセッシングアプリケーションでは、イメージは部分単位のスムースベースレイヤと１以上の詳細レイヤとに分解される。これは、詳細スケールのイメージテクスチャを詳細レイヤにおきながら、ベースレイヤにおけるイメージ強度の大きなスケール変更をキャプチャするため実行される。アプリケーションに依存して、ベースレイヤと詳細レイヤとは、各種の方法により処理され、再合成可能である。その後、詳細レイヤは、ベースレイヤが削除された後に残されたものを減算又はときには除算によって特徴付ける。ＨＤＲトーンマッピングなどのアプリケーションでは、詳細は、イメージスタイライゼーションにおいて減衰されながらブーストされてもよい。
【００７２】
これらの方法のすべてによる主要な問題は、さらなる処理におけるハロー（ｈａｌｏ）や他のアーチファクトを生じさせる可能性のある、高コントラストの大きなスケールのエッジが詳細レイヤに“漏れる”ことを防ぐことである。
【００７３】
統計的観点から、ベースレイヤはイメージ上のモードの変化とモード間の遷移とを含むべきである。詳細イメージは、１つのモード内の変化に限定されるべきである。本発明の実施例は、この区別をするため適用可能である。
【００７４】
例えば、ピクセルがほぼ等しい大きさの２つのローカルヒストグラムモード間の値を有する場合、当該ピクセルは２つのモード間のエッジ上で遷移的な値となる可能性が大変高い。実施例では、ファンクションＣは、最も頻繁なモードの次に頻繁なモードに対する母集団のレシオとして定義される。１つのモードしかない場合、Ｃは無限である。本発明の実施例は、スケーリング及びクリッピング可能なハロー削除ファンクションをＣ−１と定義する。詳細イメージは、ハローアーチファクトを回避するため、ハロー削除ファンクションによって乗算されてもよい。
【００７５】
上述されるように、イメージデータは、時間に関して配置される２次元イメージシーケンス（３次元データセットとして表現される）又は時間に関して配置される３次元ボクセルデータシーケンス（４次元データセットとして表現される）など、時間を表す次元を含むことが可能である。本発明の実施例は、空間について選択されたピクセル近傍のピクセルだけでなく、時間について選択されたピクセルの近傍のピクセルもまたカバーするため、ローカルヒストグラム近傍の概念を拡張する。
【００７６】
実施例では、時間を含むようにヒストグラム近傍を拡張することは、略式的な時間重み付けファンクション
【００７７】
【数９】
2012515982.tif 000011
など、空間と時間の双方で拡張された重み付けファンクションを利用する。他のタイプの略式的な時間重み付けファンクションは、所与の時点においてローカルヒストグラムファンクションが以前の時点における２以上のローカルヒストグラムファンクションの移動平均により重み付け及び合成される、移動平均重み付けである。実施例では、時間的重み付けファンクションは、上述されたガウス近傍重み付けファンクションなどの空間重み付けファンクションと合成される。
【００７８】
重み付けファンクションによる畳み込みは、空間と時間とにおいて別々に実行可能である。実施例では、重み付けファンクションの空間部分は、上述されるように実現され、移動平均フィルタなどの１次再帰的フィルタが、時間的コンポーネントとして実現される。
【００７９】
図４は、本発明の実施例を実現するのに適したコンピュータシステム２０００を示す。図４は、本発明の実施例を実現するのに適したパーソナルコンピュータ、ビデオゲームコンソール、携帯情報端末又は他のデジタルデバイスなどのコンピュータシステム２０００のブロック図である。コンピュータシステム２０００は、ソフトウェアアプリケーションと任意的にはオペレーティングシステムとを実行するための中央処理ユニット（ＣＰＵ）２００５を有する。ＣＰＵ２００５は、１以上の処理コアから構成されてもよい。メモリ２０１０は、ＣＰＵ２００５により利用するためのアプリケーション及びデータを格納する。ストレージ２０１５は、アプリケーション及びデータのための不揮発性のストレージを提供し、固定式若しくは着脱式ハードディスクドライブ、フラッシュメモリデバイス、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ−ＤＶＤ又は他の磁気、光若しくはソリッドステート記憶装置を含むものであってもよい。
【００８０】
ユーザ入力装置２０２０は、１以上のユーザからのユーザ入力をコンピュータシステム２０００に通信し、その具体例として、キーボード、マウス、ジョイスティック、デジタイザタブレット、タッチパッド、シングル若しくはマルチタッチスクリーン、スチル若しくはビデオカメラ及び／又はマイクロフォンがあげられる。ネットワークインタフェース２０２５は、コンピュータシステム２０００が電子通信ネットワークを介し他のコンピュータシステムと通信することを可能にし、ローカルエリアネットワークやインターネットなどのワイドエリアネットワークを介した有線又は無線通信を含むものであってもよい。オーディオプロセッサ２０５５は、ＣＰＵ２００５、メモリ２０１０及び／又はストレージ２０１５により提供される命令及び／又はデータから出力されるアナログ又はデジタルオーディオを生成するよう構成される。ＣＰＵ２００５、メモリ２０１０、データストレージ２０１５、ユーザ入力装置２０２０、ネットワークインタフェース２０２５及びオーディオプロセッサ２０５５を含むコンピュータシステム２０００の構成要素は、１以上のデータバス２０６０を介し接続される。
【００８１】
グラフィックスサブシステム２０３０はさらに、データバス２０６０とコンピュータシステム２０００のコンポーネントとに接続される。グラフィックスサブシステム２０３０は、少なくとも１つのグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）２０３５とグラフィックスメモリ２０４０とを有する。グラフィックスメモリ２０４０は、出力イメージの各ピクセルのピクセルデータを格納するため用いられるディスプレイメモリ（フレームバッファなど）を有する。グラフィックスメモリ２０４０は、ＧＰＵ２０３５と同じ装置に統合され、ＧＰＵ２０３５と別の装置として接続され、及び／又はメモリ２０１０内に実現可能である。
【００８２】
ピクセルデータは、ＣＰＵ２００５から直接にグラフィックスメモリ２０４０に提供可能である。いくつかの実現形態では、命令及び／又はシーンを表すデータが、ネットワークインタフェース２０２５又はストレージ２０１５を介し、それぞれがコンピュータシステム２０００に類似したサーバコンピュータ群又はレンダファームに提供される。レンダファームは、提供された命令及び／又はデータを用いて、シーンの１以上のレンダリングされたイメージを生成する。これらのレンダンリングされたイメージは、表示のためコンピュータシステム２０００に返される。
【００８３】
あるいは、ＣＰＵ２００５は、ＧＰＵ２０３５に所望の出力イメージを規定するデータ及び／又は命令を提供し、これに基づき、ＧＰＵ２０３５は１以上の出力イメージのピクセルデータを生成する。実施例では、ＧＰＵ２０３５は、シーンのためのジオメトリ、ライティング、シェーディング、テクスチャリング、動き及び／又はカメラパラメータを規定する命令及びデータから、出力イメージのピクセルデータを生成可能な３Ｄレンダリングを含む。ＧＰＵ２０３５は、当該技術において既知の何れかのサーフェス又はボリュームレンダリング技術を用いて、ラスタ化、スキャンラインレンダンリング、ＲＥＹＥＳ若しくはマイクロポリゴンレンダリング、レイキャスティング、レイトレーシング、イメージベースレンダリング技術及び／又は上記技術と当該技術において既知の他の何れかのレンダリング若しくはイメージプロセッシング技術との組み合わせを含む、提供されたデータ及び命令から１以上のレンダリングイメージを生成することが可能である。ＧＰＵ２０３５は、シェーダプログラムを実行可能な１以上のプログラム可能な実行ユニットをさらに有することが可能である。ＧＰＵ２０３５は、１以上のグラフィックス処理ユニットコアから構成可能である。
【００８４】
グラフィックスサブシステム２０３０は、ディスプレイ装置２０５０上に表示するためのイメージのピクセルデータをグラフィックスメモリ２０４０から定期的に出力する。ディスプレイ装置２０５０は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマ、ＯＬＥＤ、ＳＥＤディスプレイを含む、コンピュータシステム２０００からの信号に応答して視覚情報を表示可能な何れかの装置である。コンピュータシステム２０００は、アナログ又はデジタル信号をディスプレイ装置２０５０に提供可能である。
【００８５】
本発明の実施例では、ＣＰＵ２００５は、１以上の同質的又は異質的な処理コアを有する１以上の汎用マイクロプロセッサである。さらなる実施例では、グラフィックスサブシステム２０３０又はＧＰＵ２０３５の一部又はすべてがＣＰＵ２００５に統合される。
【００８６】
さらなる実施例では、グラフィックスサブシステム２０３０とＧＰＵ２０３５とは、プログラマブルベクトル又はストリームデータ処理として実行される非グラフィックス計算を実行するよう構成されてもよい。ＣＵＤＡなどのパラレルプログラミングアーキテクチャは、プログラマがＧＰＵ２０３５を用いてＯｐｅｎＣＬやＤＸ１１計算などの計算インタフェースを介し汎用アルゴリズムを実行することを可能にする。
【００８７】
さらなる実施例は、添付した文書を読んだ後に当業者に想起しうる。他の実施例では、上述された発明の組み合わせが効果的に可能である。理解を容易にするため、アーキテクチャ及びフローチャートのブロック図がグループ化される。しかしながら、ブロックの組み合わせ、新たなブロックの追加、ブロックの再構成などが本発明の他の実施例において想到することが理解されるべきである。
【００８８】
明細書と図面は、限定的でなく例示的なものとしてみなされるべきである。しかしながら、請求項に与えられる本発明の広範な趣旨及び範囲から逸脱することなく、各種改良及び変更が可能であることは明らかであろう。
【図１】
2012515982.tif 000012
【図２Ａ】
2012515982.tif 000013
【図２Ｂ】
2012515982.tif 000014
【図２Ｃ】
2012515982.tif 000015
【図２Ｄ】
2012515982.tif 000016
【図２Ｅ】
2012515982.tif 000017
【図３Ａ】
2012515982.tif 000018
【図３Ｂ】
2012515982.tif 000019
【図３Ｃ】
2012515982.tif 000020
【図４】
2012515982.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージを解析する方法であって、
少なくとも１つのソースイメージを受信するステップと、
ローパスフィルタリング特性を有する第２トーンフィルタカーネルの少なくとも１つの微分又は少なくとも１つのモーメントであるトーンフィルタカーネルを選択するステップと、
前記ソースイメージから、オフセットカーネルイメージの少なくとも一部のそれぞれが前記ソースイメージへのドメインシフトされたトーンフィルタカーネルの適用に基づく前記オフセットカーネルイメージを生成するステップと、
イメージ位置を選択するステップと、
サンプリングされる出力ファンクションを規定するサンプリングされるファンクション値を決定するため、前記イメージ位置に対応するオフセットカーネルイメージの各位置において前記オフセットカーネルイメージに近傍フィルタを適用するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記トーンフィルタカーネルは、ヒストグラムカーネルの微分又はモーメントに基づく、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ヒストグラムカーネルは、未処理のヒストグラムカーネルとスムージングされたヒストグラムカーネルとからなる群から選択される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記サンプリングされる出力ファンクションは、前記近傍フィルタに対応する前記選択されたイメージ位置の近傍におけるソースイメージ値の分布を特定するローカルヒストグラムファンクションの少なくとも１つの微分又は少なくとも１つのモーメントである、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記サンプリングされる出力ファンクションは、前記第２トーンフィルタカーネルに関連する第２ファンクションの微分又は少なくとも１つのモーメントである、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記近傍フィルタは、前記近傍フィルタの中心からの距離が増加することに応答して、少なくとも１つの次元においてウェイトを減少させることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記近傍フィルタは、少なくとも１つの時間の次元を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記近傍フィルタを適用するステップは、前記イメージ位置に対応する前記オフセットカーネルのイメージ位置におけるオフセットカーネルイメージ値を決定するため、前記オフセットカーネルイメージの少なくとも２つのピクセルの間を補間することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ソースイメージは、１次元データセット、２次元データセット、３次元データセット及び４次元データセットからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記ソースイメージは、スチルイメージ、スチルイメージのシーケンス、アニメーション、ビデオ、ボクセルデータセット、ボクセルデータセットのシーケンス、ボリュームデータセット及びボリュームデータセットからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ローカルな分位数の値を受信するステップと、
前記ローカルな分位数の値に等しい前記サンプリングされた出力ファンクションの値に対応するピクセル値を決定するステップと、
をさらに有する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記ソースイメージは、循環的なドメインの値を含む、請求項１記載の方法。
【国際調査報告】
2012515982.tif 000022