(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高解像度、高ビット深さの入力カラーディジタル画像から、低解像度、低ビット深さのディジタル画像を発生するディジタル画像処理方法であって、
（ａ）入力カラーディジタル画像から、階調画像を発生するステップと、
（ｂ）階調画像から、低解像度スケッチ画像を発生するステップと、
（ｃ）階調画像から、低解像度ハーフトーン画像を発生するステップと、
（ｄ）低解像度、低ビット深さのディジタル画像を形成するために、低解像度スケッチ画像と低解像度ハーフトーン画像を結合するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
低解像度スケッチ画像を発生するステップは、
ｉ）階調画像から、谷画像を発生するステップと、
ｉｉ）フィルタされた谷画像を発生するためにランクオーダーフィルタで谷画像をフィルタするステップと、
ｉｉｉ）２値谷画像を発生するためにフィルタされた谷画像をしきい値で２値化するステップと、
ｉｖ）階調画像から、シャドウ画像とハイライト画像を発生するステップと、
ｖ）結合された２値画像を発生するために、シャドウ画像、ハイライト画像及び、２値谷画像を結合するステップと、
ｖｉ）所望の低解像度で出力２値画像を発生するために、結合された２値画像をサブサンプリングするステップとを有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
低解像度ハーフトーン画像を発生するステップは、
ｉ）所望の低解像度を有する階調画像を発生するために、階調画像をサブサンプリングするステップと、
ｉｉ）低解像度ハーフトーン画像を発生するために、低解像度階調画像に誤差拡散処理を行うステップとを有する請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル画像処理の分野に関連し、特に、低解像度、低ビット深さの画像を発生する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ電話及び携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示パネル上に、民生用画像を表示するのが好ましい。しかしながら、現在入手できるセルラ電話及び携帯情報端末のディスプレイは、非常に低解像度（例えば、９５ｘ４５から３０２ｘ９８画素）であり、且つ低ビット深さ（例えば、１ビット）である。高解像度（例えば、１５３６ｘ１０２４画素）で高ビット深さ（例えば、２４ビット）のディジタル画像を、ディジタルカメラにより又は、民生用フィルムを走査することにより発生できる。画像が、小ディスプレイの解像度にサブサンプルされ、且つ１−ビット深さの２値画像を発生するためにハーフトーン化される場合には、結果の画像内の特徴が不明瞭に描かれる。
【０００３】
低解像度、低ビット深さのディジタル画像を発生する１つのアプローチは、ＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐＴＭ内で利用できる”スタンプフィルタ”を使用して画像のビット深さを最初に減少し、そして、解像度を減少させるために画像をサブサンプルすることである。スタンプフィルタは、画像のビット深さを減少させるために、ランクオーダーフィルタとしきい値動作を採用していると信じられている。結果の画像は、セルラ電話又はＰＤＡで表示されるときには、非常に多くの暗部を有しがちであり、これらの暗部内の細部を不明瞭にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、低解像度、低ビット深さの画像を発生するために、ディジタル画像を処理する改善された方法が必要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この要求は、高解像度、高ビット深さの入力カラーディジタル画像から、低解像度、低ビット深さのディジタル画像を発生するディジタル画像処理方法であって、入力カラーディジタル画像から、階調画像を発生するステップと、階調画像から、低解像度スケッチ画像を発生するステップと、階調画像から、低解像度ハーフトーン画像を発生するステップと、低解像度、低ビット深さのディジタル画像を形成するために、低解像度スケッチ画像と低解像度ハーフトーン画像をを結合するステップとを有する方法を提供することにより本発明に従って達成される。
【０００６】
本発明は、制限された表示領域とビット深さを有する移動装置上に、シーン／イベント内容を認識可能な、低解像度低ビット深さのディジタル画像を発生するという優位点を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、高解像度、高ビット深さの入力カラーディジタル画像から、低解像度、低ビット深さのディジタル画像を発生する小サイズ画像処理エンジン（ＰＳＩＰＥ）に関連する。低解像度、低ビット深さのディジタル画像を、無線チャネルを介してセルラ電話及びＰＤＡに伝送することができ、そして、セルラ電話及びＰＤＡの表示パネル上で見ることができる。本発明の方法は、プログラムされたディジタルコンピュータ内で実行されるのが好ましい。以下の説明に基づいてプログラムを発生するためのプログラミング技術は、従来の技術で既知である。
【０００８】
図１には、ディジタル画像を処理し、セルラ電話及びＰＤＡのような携帯装置に伝送し且つ表示する、典型的なシステム構造が示されている。小サイズ画像処理エンジン（ＰＳＩＰＥ）は、セル電話表示特性がデータベース１４から抽出されるとすれば、画像データベース１０からの入力画像に、適切な描画構成要素（前処理に続き、空間／１ビット深さ間引き）を適用する単一の処理１２よりなる。このエンジンは、セル電話スクリーンに適する処理された画像１６を出力する。
【０００９】
図２を参照すると、本発明に従って、画像データベース内の入力カラーディジタル画像Ｉ（ｘ，ｙ）は、セルラ電話及びＰＤＡに伝送される前にＰＳＩＰＥにより処理される。典型的には、Ｉ（ｘ，ｙ）は、ディジタルカメラにより又は、民生用フィルムを走査することにより発生された高解像度（例えば、１５３６ｘ１０２４画素）且つ高ビット深さ（例えば、２４ビット）のディジタル画像である。Ｉ（ｘ，ｙ）のサイズは、予め定められたサイズ（例えば、４８０ｘ３２０）よりも大きい場合には、Ｉ（ｘ，ｙ）は最初に、１８で、所定のサイズの入力カラーディジタル画像Ｉ’（ｘ，ｙ）を発生するためにサブサンプルされ、そのほかの場合には、Ｉ’（ｘ，ｙ）はＩ（ｘ，ｙ）と同じである。Ｉ’（ｘ，ｙ）は、２０で、階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）に変換される。ＲＧＢ画像から階調画像を発生するのに使用される典型的な式は、
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ａＲ’（ｘ，ｙ）＋ｂＧ’（ｘ，ｙ）＋ｃＢ’（ｘ，ｙ）
であり、ここで、Ｒ’（ｘ，ｙ）、Ｇ’（ｘ，ｙ）、Ｂ’（ｘ，ｙ）は、入力
ディジタルカラー画像Ｉ’（ｘ，ｙ）の赤色、緑色及び、青色チャネルである。ＮＴＳＣ規格に従った係数の典型的な組みは、ａ＝０．３，ｂ＝０．５９及び、ｃ＝０．１１である。
【００１０】
階調画像は、更なる処理に先立ち更に向上される。例えば、セルラ電話とＰＤＡの表示パネルは、一般的には、デスクトップの構成要素及びＴＶセットの表示パネルほど明るくない。従って、表示される画像が十分に明るくない場合には、画像品質が劣化される。このように、画像が暗すぎる場合には、所定のレベルに階調画像を明るくするのが合理的である。この問題と取り組む単純なアプローチは、以下のステップを含む。
【００１１】
１．階調画像の平均値を計算する。
【００１２】
２．階調画像の平均値が、Ｘ／Ｙの所定の値以下の場合には、Ｙを階調画像の各画素の値に加算し、そして、修正された画素値を８ビット範囲にクリップさせる。
【００１３】
次に、スケッチ画像２１とハーフトーン画像２２は、それぞれ、階調画像から発生される。その後に、２値画像のままであり且つセルラ電話又はＰＤＡのディスプレイの望ましい低解像度を有する、結合された画像を発生するために、２値スケッチ画像と２値ハーフトーン画像が、２３で、結合される。そして、結合された画像は、セルラ電話又はＰＤＡのディスプレイ上で表示される準備が完了する。
【００１４】
誤差拡散及びブルーノイズディザリングを含む、種々のハーフトーン技術が、階調画像からハーフトーン画像を発生するのに使用されても良い。本発明に対する好適なハーフトーン技術は誤差拡散である。ハーフトーン画像を発生するために、階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）は、セルラ電話とＰＤＡのディスプレイの望ましい解像度に最初にサブサンプルされ、そして、サブサンプルされた階調画像は、ハーフトーン画像Ｈ（ｘ，ｙ）を発生するために、誤差拡散技術でハーフトーン化される。
【００１５】
階調画像からスケッチ画像を発生する詳細なステップは以下のようである。
【００１６】
図３を参照すると、谷画像Ｖ（ｘ，ｙ）は、階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）から発生される。階調画像から谷画像を発生する典型的な方法は、以下のステップよりなる。
【００１７】
ａ）不鮮明化された階調画像Ｂ（ｘ，ｙ）を発生するために、２４で、階調画像Ｇ（ｘ，Ｙ）を不鮮明化する。
【００１８】
ｂ）谷画像Ｖ（ｘ，ｙ）を発生するために、２６で、階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）から、不鮮明化された階調画像Ｂ（ｘ，ｙ）を抽出する。
【００１９】
谷画像Ｖ（ｘ，ｙ）は、２８で、フィルタされた谷画像Ｒ（ｘ，ｙ）を発生するために、ランクオーダーフィルタでフィルタされる。ランクオーダーフィルタは、画像を亘るカーネルを使用して実行される。カーネルのサイズ、形状及び、ランクフィルタのランクは、対応するセルラ電話及びＰＤＡのディスプレイの解像度とビット深さに基づいて設定される。特に、サブサンプリング係数Ｆ、即ち、予め定められたサイズ（例えば、４８０ｘ３６０）と表示パネルのサイズの比は、重要な役割を果たす。典型的には、７ｘ７画素の矩形形状のカーネルが使用される。望むならば、円形のカーネル又は、他の特定の形状のカーネルも使用できる。最終的な低解像度、低ビット深さのディジタル画像の特徴は、目に見えるには、少なくとも１画素幅でなければならず、従って、フィルタされた谷画像Ｒ（ｘ，ｙ）の対応する特徴は、サブサンプリングで生き残るには少なくともＦ画素幅であることが必要である。典型的には、サブサンプリング係数Ｆが各方向に４である場合には、７ｘ７カーネル（合計４９画素）内の昇順に第１５番目にランクされた画素が、現在の画素が中心にある画素の値を置換するのに選択される。サブサンプリング係数Ｆが高い場合には、より低いランクの値が使用されねばならず、そして、低い場合には逆である。例えば、Ｆ＝１（サブサンプリングなし）の場合には、２５番目（７ｘ７カーネルの中央値）にランクされた値が適切であり、Ｆ＝２の場合には、２１番目にランクされた値が選択され、Ｆ＝３の場合には、１８番目にランクされた値が選択される等である。
【００２０】
フィルタされた谷画像Ｒ（ｘ，ｙ）は、更に２値谷画像Ｔ（ｘ，ｙ）を発生するために、３０で、しきい値化される。この動作に対する、好適なしきい値は、２５０である。
【００２１】
フィルタされた階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）から、３２で、ヒストグラムＨが発生される。Ｈは更に、平滑化されたヒストグラムＨ’を発生するために平滑化される。好適な平滑化技術は、７／１移動窓である。平滑化されたヒストグラムＨ’から、（低強度値に対応する）シャドウ端からの第１の局部最小値ＢＨと、（高強度値に対応する）ハイライト端からの第１の局部最小値ＷＨとが配置される。次に、ＢＨ以下の値を有するすべての画素がゼロに設定されて、階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）からシャドウ画像Ｓ（ｘ，ｙ）が発生され、且つ、ＷＨ以上の値を有するすべての画素が１に設定されて、階調画像Ｇ（ｘ，ｙ）からハイライト画像Ｌ（ｘ，ｙ）が発生される。
【００２２】
複合２値画像Ｃ（ｘ，ｙ）が、更に３４で、２値谷画像Ｔ（ｘ，ｙ）、シャドウ画像Ｓ（ｘ，ｙ）及び、ハイライト画像Ｌ（ｘ，ｙ）から次のように発生される。
【００２３】
ａ）シャドウ画像Ｓ（ｘ，ｙ）内の画素値がゼロの場合には、複合２値画像Ｃ（ｘ，ｙ）内の対応する画素値をゼロに設定する。
【００２４】
ｂ）ハイライト画像Ｌ（ｘ，ｙ）内の画素値が１の場合には、複合２値画像Ｃ（ｘ，ｙ）内の対応する画素値を１に設定する。
【００２５】
ｃ）そして、それ以外の場合には、複合２値画像Ｃ（ｘ，ｙ）内の対応する画素値を、２値谷画像Ｔ（ｘ，ｙ）の値に設定する。
【００２６】
そして、複合２値画像Ｃ（ｘ，ｙ）は、３６で、セルラ電話又はＰＤＡのディスプレイの所望の低解像度で、スケッチ画像Ｋ（ｘ，ｙ）にサブサンプルされる。
【００２７】
最終的に、スケッチ画像Ｋ（ｘ，ｙ）とハーフトーン画像Ｈ（ｘ，ｙ）は、結合され、結合された画像Ｏ（ｘ，ｙ）を発生する。結合するステップは、以下のステップを有する。
【００２８】
ｉ）スケッチ画像内で、画素値が黒の場合には、結合された画像内の対応する画素値に黒を割り当てる。
【００２９】
ｉｉ）スケッチ画像内で、画素値が白であり且つ隣接する画素値が黒の場合には、結合された画像内の対応する画素値に白を割り当てる。
【００３０】
ｉｉｉ）スケッチ画像内で、画素値が白であり且つ隣接する全ての画素値が白の場合には、結合された画像内の対応する画素値に、ハーフトーン画像内の対応する画素の値を割り当てる。
【００３１】
２値であり且つセルラ電話又はＰＤＡのディスプレイの所望の低解像度である結合された画像は、セルラ電話又はＰＤＡのディスプレイ上に表示される準備が完了している。
【００３２】
前述の処理の結果を図示するために、図４は、入力画像４０、サブサンプリングとハーフトーン化により発生された低解像度、低ビット深さ画像４２、”スタンプフィルタリング”とサブサンプリングにより発生された低解像度、低ビット深さ画像４４及び、本発明の方法により発生された低解像度、低ビット深さ画像４６を示す。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、制限された表示領域とビット深さを有する移動装置上に、シーン／イベント内容を認識可能な、低解像度低ビット深さのディジタル画像を発生するという優位点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったシステムの概略を示す図である。
【図２】本発明に従った、ディジタル画像を処理する方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明で使用される、スケッチ画像発生する好適な方法を示すフローチャートである。
【図４】前述の図で示された方法とシステム内の異なる段階における、幾つかの画像を示す図である。
【符号の説明】
１０  画像データベース
１２  小サイズ画像処理エンジン（ＰＳＩＰＥ）
１４  セル電話特性データ
１６  処理された画像
１８  サブサンプリング
２０  ＲＢＧ画像から階調画像への変換
２１  スケッチ画像の発生
２２  ハーフトーン画像の発生
２３  スケッチ画像とハーフトーン画像の結合
２４  画像の不鮮明化
２６  抽出
２８  ランクオーダーフィルタ
３０  しきい値処理
３２  ヒストグラム分析
３４  複合化
３６  サブサンプリング
４０  入力画像
４２  サブサンプリングとハーフトーン化により発生された低解像度、低ビット深さ画像
４４  ”スタンプフィルタリング”とサブサンプリングにより発生された低解像度、低ビット深さ画像
４６  本発明の方法により発生された低解像度、低ビット深さ画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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