JPH0432587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は、イメージデータ改善装置に関し、特
に望ましくないシエージング（Shading）効果を
画をイメージから除去する装置に関する。 ［先行技術］ 先行技術では、利用できる多数のイメージデー
タ処理システムがある。先行技術を代表するシス
テムのいくつかの例を以下に示す。 米国特許第3621129号は、分析されるイメージ
のグレイスケール値から得られるスレツシヨルド
を用いて、画素のレベルを２進デイジタル信号に
量子化することによつて、イメージを改善するた
めの装置に関するものである。この特許の装置
は、分析されるイメージの直前およひ直後の画素
のグレイスケール値を調べ、分析されるイメージ
の直前及び直後の最大白色信号レベルと最大黒色
信号レベルの平均値から得られる可変スレツシヨ
ルドが発生される。 この特許は、全イメージのグレイスケール強度
レベルの分布のヒストグラムを取得しないので、
均一な補正を行なうというものではなく、局部的
なスレツシヨルドの計算のみを行なうものであつ
た。 米国特許第3979555号は、等しい数の画素を全
てのデイスプレイ強度レベルで提供するために、
ビデオ信号の強度レベルを適応するように再分配
するヒストグラム等化システムに関するものであ
る。 一般的にこの特許システムは、補正値が全イメ
ージの背景レベルの変動から計算されるビデオイ
メージのシエージング効果の補正方法に関するも
のではない。 米国特許第3800078号は、黒又は背景の情報の
最初の走査が参照用テーブルに記憶され、フオト
ダイオードの洩れ電流又はその他の雑音源によつ
て生じる好ましからざる変動、すなわち雑音を除
去するために、所望のデータ信号と比較されるデ
イジタル的に補償されるスキヤニングシステムを
教示している。 この特許は、グレイスケール強度レベルの分布
のヒストグラムを取得してスレツシヨルド値を計
算し、かつ生のデータと結合された場合、望まし
くないシエージング効果に対して補正される出力
信号を提供する補正信号を発生する許容背景グレ
イスケール値の範囲を計算するために使用される
ビデオイメージのシエージング効果の補正方法を
示していない。 米国特許第4232400号は、エコー特性を含む伝
送信号をたたみこむことによつてフイルタリング
するための手段を含んでいるエコーパスの伝送特
性を連続的に予測している間エコー信号をキヤン
セルする帝王エコー・キヤンセラーのためにエコ
ー制御システムを示している。 この特許は、最大白色値、最大黒色値及びスレ
ツシヨルド値を計算し、かつシエージング効果を
除去する補正信号を発生するために、グレイスケ
ール強度レベルの分布ヒストグラムを使用して、
ビデオイメージのシエージング効果を補正する方
法を教示していない。IEEE学会誌第68巻、第７
号、1980年７月の第757ページ（Proceedings of
the IEEE，Vol.68，No.7，July 1980 atpage
757）に発表された論文「グラフイツクスのコー
ド化のためのデイジタル処理技術」は、データ圧
縮化が悪い雑音内容を有する入力文章の前処理技
術を概観したものである。 この論文は、多数の小さな重畳したサンプルす
るわちウインドウを調べ、これらのウインドウの
夫々に対してスレツシヨルドを設定するシエージ
ング補正に対して区分的に行うものである。この
アプローチには、隣接するウインドウ間の境界の
両側でスレツシヨルドが異なるという点に関し
て、潜在的な問題がある。ウインドウからウイン
ドウへのスレツシヨルドの不連続性によつて、イ
メージに望ましくない影響を生じる。この論文
は、全イメージのシエージングが不連続になるこ
となく補正される拡域シエージング補正アルゴリ
ズムを提示していない。 したがつて、本発明の目的は、イメージの画素
のグレイスケール強度値の分布ヒストグラムを生
成し、最大白色グレイスケール値、最大黒色グレ
イスケール値及び中間グレイスケール値を前記ヒ
フトグラムから計算し、イメージの極性を中間値
及び最大グレイスケール値によつて決定し、許容
背景グレイスケール強度値の範囲を決定し、シエ
ージングのためにグレイスケール値が補正される
べきである画素の周囲の所定領域のグレイスケー
ル強度値をサンプリングし、この画素に対する補
正値を、この画素のグレイスケール値と背景グレ
イスケールの変動範囲と比較することによつて計
算し、この画素のグレイスケール強度値が背景グ
レイスケールの変動範囲を越えるている場合に
は、補正値を所定の定数に設定し、この画素のた
めのシエージング補正値を得るためにこの画素の
グレイスケール強度値を、この画素のグレイスケ
ール値から補正値を差し引くことによつて補正し
て、イメージ全体にわたる望ましくないシエージ
ング効果を補正するため、イメージの各画素で上
記ステツプを実行する方法によつて、複数の画素
を有し、その画素のそれぞれはグレイスケール強
度値によつて表わされているビデオイメージのシ
エージング効果を補正することである。 本発明の他の目的は、上記のビデオイメージの
シエージング効果を、データを表わす最大色彩グ
レイスケール値が所定値以下である場合に、サン
プリングを拡張された領域に対して繰返すステツ
プをさらに包含する方法によつて前述のようにビ
デオイメージのシエージング効果を補正すること
である。 本発明のさらに他の目的は、前述のようにビデ
オイメージのシエージング効果を補正することに
あり、この場合補正値を計算する基準を提供する
ために、平均値はこの画素の周囲の領域の背景画
素に対して計算される。 従つて、本発明によるビデオイメージのシエー
ジング効果の補正方法は、複数のフルイメージバ
ツフアと、補正されるべきイメージのためのヒス
トグラム計算を提供する手段と、及びイメージ処
理装置の動作を制御するための手段とを包含する
イメージ処理システムを使用するものであつて、
このイメージ処理装置はイメージのすべての画素
に対するグレイスケール強度値の分布ヒストグラ
ムを生成し、かつ蓄積するステツプと、このヒス
トグラムからイメージに対する最大白色グレイス
ケール値、最大黒色グレイスケール値及び中間値
を計算するステツプと、中間値ならびに最大白色
グレイスケール値及び最大黒色グレイスケール値
に対するその関係からイメージの極性を決定する
ステツプと、許容背景グレスケール強度の変動範
囲を、前記計算及び決定のステツプから決定する
ステツプと、補正されるべき画素の周囲の領域
の、画素のグレイスケール強度値をサンプリング
するステツプと、画素に対する補正値を、前のス
テツプで決定された背景グレイスケール値から計
算するステツプと、ビデオイメージ全体にわたつ
て均一なシエージング補正を提供するためにイメ
ージの各画素に対して前記ステツプ等を実行する
ステツプとを含むものである。 ［実施例］ テレビカメラで撮られた殆んどのイメージに
は、カメラにシエージング補正回路が組み込まれ
ている場合でさえ、かなりのシエージングの問題
がある。イメージがスレツシヨルド処理によつて
画素あたり１ビツト又は２ビツトを有するグラフ
イツクイメージに変換される場合、イメージのシ
エージング、すなわち低空間周波数の変動により
問題を生じる。 シエージング効果を補正する装置及び方法が示
されている。本発明による方法は、IBMシリー
ズＩのようなデイジタルデータ処理装置の制御下
で作動するジンネルgmr−270（Ginnel gmr−
270）のような市販のイメージ処理装置によつて、
実施される。 本発明によるシエージグ補正方法及び装置は、
下記の概念に基づくものである。所定の画素の周
囲のグレイスケール値はサンプルされる。このサ
ンプルは、データに関連する情報内容が、サンプ
ル間で、又は補正される画素と本質的にいかなる
相互関係もないことを示すように、補正される画
素から十分離れており、かつ互いに十分離れてい
なければならない。しかしながら、低空間周波数
のシエージング効果の正確な予測が達成すること
ができるように、サンプルは十分接近した間隔で
あるべきである。実際問題として、サンプルはテ
キストデータの文字サイズよりも大きい特定の画
素からの半径距離で、また特定の画素から10〜20
画素距離の範囲で撮られる。１つの実施例では、
近傍サンプルは特定の画素の周囲のほほ円形パタ
ーンで取られる。 上記のような近傍のサンプリングは、テキスト
情報を含む画素を含包する確立がゼロではなくな
る。所定の文書の10％が黒で、90％が白である場
合、所定の近傍サンプルは、比較可能な分布を有
する。これはサンプるに、従つてシエージング補
正に、統計的な雑音を導入する。このシエージン
グ補正は、予測が背景色彩変動の適当な範囲を使
用可能である場合、制御されることができる。こ
の予測は、第４図に示すようなイメージのヒスト
グラムから得られる。画素が背景に対して適当な
範囲外の色彩値を有していることが分つた場合、
この画素に対する補正値は、ゼロにセツトされ
る。従つて、全サンプルが背景変動の許容範囲外
にある最悪の起こりうる場合でされ、この結果は
補正なしに等しい。 第１．１図，第１．２図及び第１．３図を参照
して、シエージング効果を有するビデオ信号の発
生を説明する。第１．１部は水平走査線１によつ
て切り取られた０のようなテキストデータ文字２
を示している。 理想的には、白紙の背景上の黒い文字は、ビデ
オ信号が黒レベルに切換わる点で黒のテキストデ
ータが発生する部分を除いて、比較的均一で平ら
な背景白色レベルを有する第１．２図に示される
ようなビデオ信号を発生する。 第１、３図に示すように、第１、１図の０を表
わすじっ剤のビデオ信号は、テキストデータをイ
メージの背景から分離する際に、あいまいさを生
ずるシエージング効果を含んでいる。紙の背景の
シエージングによりテキストデータのない領域
に、効率的なデータの圧縮及び伝送を禁止し、か
つ伝送されたイメージに望ましくない改変を生成
することができるグレイスケールの変動が生じる
ことが、第１．３図に示されている 第２図を参照して、本発明による装置を説明す
る。イメージデータを含んでいるビデオ信号は、
イメージの各画素に対する強度値へのアクセスが
行なわれるという方法で、イメージバツフア１２
に蓄積される。イメージバツフア１２のデータ
は、イメージの画素のグレイレベルの分布を決定
するために、ヒストグラム取得回路１４によつて
サンプルされる。第３図はシエージング補正前
の、このようなヒストグラムを示すものである。
白の背景イメージ上の黒のデータの場合、多数の
画素が白の強度レベルに近いところにあるが、こ
れは白のイメージ上の黒では、データ画素位置よ
ももはるかに多くの背景画素位置があるからであ
る。ヒストグラム情報を取得し、提示するには、
上記米国特許第3979555号に示したものを含め、
様々な方法がある。 最大白強度値及び最大黒強度値は、白と黒の最
大値の中間値を、中央値又は平均値として計算す
る決定回路１６によつて計算される。この決定を
実行する構成は先行技術のものである。このよう
な構成の１つの例は、前述の米国特許第3621129
号に示されている。 さらに決定回路１６は、ヒストグラムの多数の
画素の発生の分析から、イメージが白い背景上の
黒いデータなのか、黒い背景上の白いデータなの
かを決定する。上記米国特許第3621129号はこの
ような決定を検討し、このような機能を実施する
ための装置を示している。 許容背景色彩強度の変動範囲Ｒは、上記のよう
に計算された中間値と、白色のような主要色の最
大値の差を計算することによつて決定される。第
４図は、許容背景色彩強度の変動範囲Ｒを有する
補正されたヒストグラムを示すものである。つい
で、参照用テーブル１８に対するアクセスが行な
われる。このテーブルは入力として、特定の画素
の周囲の選択された隣接区域の１つのサンプに対
するグレイスケール強度値を表わす複数ビツトの
デイジタルデータ信号を有している。参照用テー
ブルからの出力は、入力強度値と以前計算された
中間値との差を表わす信号である。ただし差の値
が上記のように決定された背景の許容範囲を越え
た場合、この画素に対する参照用テーブルの出力
は、いかなる補正もなされていないことを示すゼ
ロにセツトされることは除かれる。本発明の第１
実施例では、さらにサンプルが補正されるべき特
定の画素周囲の選択された隣接点毎に取られ、参
照用テーブルによつて生成された補正項が合計さ
れる。補正項の合計を、取つたサンプル数で割る
ことによつて、平均値が得られる。この平均値
は、シエージング補正フイルタ２０でシエージン
グ効果に対する特定の画素補強値を補正するため
に使用される。特定の画素のシエージング補正強
度値は、特定の画素の元の値に隣接サンプルに対
する平均補正値α（ここで、平均補正値は中間値
−上述の隣接背景平均値である）を加えることに
よつて得られる。よつて、このシエージング補正
強度値X′は下記の式により決定される。 X′＝Ｘ＋（Ｍ−Ａ） ただし、X′は特定の画素の補正値、 Ｘは特定の画素の元の値、 Ｍは中間値、 Ａは上記で決定された隣接背景平均
値、 （Ｍ−Ａ）は隣接サンプルに対する平
均補正値である。 上記のように、本発明による方法は、ジンネル
gmr−270イメージ処理装置を用いて実施される
ことができる。しかしなから典型的なグレイスケ
ール信号は、白から黒におよぶ256の離散的グレ
イスケールレベルを表わす８ビツトを有する。イ
メージ処理装置は、処理するための５ビツト幅デ
ータパスに制限されている。従つて、８ビツトグ
レイスケール信号は、イメージ処理装置によつて
処理するために、５ビツト幅の信号に写像されな
ければならない。 第表は特定のイメージに関する８ビツトの入
力に対する５ビツトの出力を示す参照用テーブル
の例である。

【表】 第表は、それぞれが５ビツト幅信号に写像さ
れている２入力から最大白色強度値を選択するた
めの参照用テーブル伝達関数を示している。

【表】

【表】

【表】

【表】 前述の第１の実施例に関して記載した方法は、
特定の画素周囲のサンプルの群から背景の平均値
を決定するので、枠の縁の外のようなすべて黒領
域で、サンプルが取られた場合、非対称な平均値
が得られる、誤つた補正が行なわれることにな
る。従つて、イメージの周辺帯の画素の場合、対
応する対向エツジが隣接しているようにイメージ
が隠されているかのように、イメージの対向エツ
ジでのサンプルを含んだ平均値が取られる。本方
法は先行技術の改良であるけれども、例えばイメ
ージの左右のエツジでのシエージングが、外部条
件によつて同一でないので、まだ改良の余地があ
る。

【表】

【表】 第表は５ビツトのシエージング補正入力に対
する７ビツトの補正値を示す伝達関数である。第
表と同様、第表が必要になるのは、使用され
る特定のイメージ処理装置の信号パスに制限があ
るからにすぎない。 第５図を参照して、本発明の第２の実施例を説
明する。 ヒストグラムの生成ステツプ、イメージの白の
最大値及び黒の最大値の計算ステツプ、グレイス
ケールの中間値の計算ステツプ、及びイメージの
極性のテストステツプは、前述の第１の実施例と
共通であり、各ステツプは極めて簡単なものであ
る。 第２の実施例では、特定の画素の周囲での画素
をサンプリングするステツプは、適応プロセスに
なり、これによつて一定の隣接画素数は特定の画
素を有するサンプルで、また群からの最大白色強
度値が記憶される。これらの群のブロツクは、次
に、より大きな領域の最大白色値と比較され、大
きなサンプル領域を最大光度値が、小さな群に対
して、蓄積された強度値を越える場合、より大き
な最大白色強度値が、小さな値の代わりに蓄積さ
れる。 上述のようなブロツクサンプルからの最大白色
強度値が、蓄積されている最大白色強度値がグレ
イ領域にあることを指示する許容背景（白色）値
の範囲内にない場合には、第４図に示すように許
容範囲に入る最大白色強度値が得られるまでか、
又は所定の反復数が実行されるまで、サンプリン
グ処理を画素の大きなブロツクで反復して繰返さ
せるイメージ処理装置のオーバーレープレーンに
１ビツトがセツトされる。

【表】

【表】 第表は白地に黒のイメージの最大白色強度値
を選択するための参照用テーブルに対する伝達関
数を示すものである。データの最初の数ビツト
は、最大白色強度地のサンプルが許容範囲内にな
いことを指示する最上位ビツトセツトである。 抽出された最大白色強度地が許容範囲内にない
場合に、１ビツトがオーバーレープレーンにセツ
トされる。このビツトにより抽出領域が拡大さ
れ、新しいサンプルのセツトが取られるようにす
る。許容最大地が得られる場合、このビツトはク
リアされ、補正値が得られる。許容最大値が得ら
れない場合、所定の反復の限度が達成されるか、
許容最大値が求められるまで、この処理が繰返さ
れる。 次に、本発明の第１の実施例に関して上述した
第表の伝達関数を用いたテーブル参照によつ
て、補正値が得られる。特定の画素に対する４つ
の最も近い隣接強度値の平均を取ることによつ
て、第２のフイルタリングが達成される。この平
均値は上述のオーバーレー制御によつて、イメー
ジのエツジで締め出される。 作動時に、マスクが２つの別々のオーバーレー
プレーンにセツトされるが、この場合マスクはオ
ンの場合全イメージに、オフの場合イメージ周辺
の画素の領域に適用される。イメージ中心の画素
の通常処理中、第１のオーバーレープレーンはオ
ンにセツトされ、処理装置は補正値を得るために
特定の画素の隣接分のサンプルを合計し、かつ合
計されたサンプルの平均をとるようにする。 イメージ周辺の画素の場合、第１のオーバーレ
ープレーンがオフにセツトされ、従つて隣接サン
プルの合成を禁止する。 第２のオーバーレープレーンは、参照用テーブ
ルの動作を制御する。第２オーバーレープレーン
がオンの場合、特定の画素は前記の第表に示さ
れているように参照用テーブルによる定数が乗算
される。この方法はシエージング補正の際エツジ
効果を、大幅に減少させる。 前述の非線形シエージングフイルタは、それま
での動作から得られた補正が、イメージの境界で
の平均化の締め出しによる最終ステツプとして、
雑音化を伴う補正の失敗を指示する場合いつで
も、通過帯域を下げられるようにすることによつ
て、可変通過帯域フイルタリングを提供する。

【図面の簡単な説明】

第１．１図はビデオ信号を発生するため走査線
によつて切り取られた文字のビデオイメージを示
す図、第１．２図は第１．１の文字から発生され
た理想化されたビデオ信号を示す図、第１．３図
は、カメラの特性、照明等からのシエージングの
欠陥を含むビデオ信号を示す図、第２図はビデオ
イメージのシエージングの欠陥を補正するための
本発明による装置のブロツク図、第３図はシエー
ジング補正前の画素強度値の発生数のヒストグラ
ムを示す図、第４図は本発明の装置及び方法によ
つてシエーシング補正を行つた後のヒストグラム
を示す図、第５図は本発明の第２実施例によつて
デイジタルビデオイメージにシエージング補正を
行うための方法のフローチヤート図、第６．１図
は凹状のシエージングの欠陥を有する補正されて
いないビデオ信号を示す図、第６．２図は除去さ
れた凹状のシエージンク不良を示す図、第６．３
図は本発明によるシエージング補正されたビデオ
信号を示す図である。 １……水平走査線、２……テキストデータ文字
０、１２……イメージバツフア、１４……ヒスト
グラム取得、１６……最大値及び中間値の決定、
１８……参照用テーブル、２０……シエージング
補正フイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれが、複数のビツトを有するグレイス
   ケール信号で表わされる複数の画素を有するビデ
   オイメージのシエージング効果を補正する装置に
   おいて、 補正されるべき元のイメージの画素のグレイス
   ケール強度値の分布ヒストグラムを発生する手段
   と、 前記ヒストグラムから前記イメージの第１のグ
   レイスケール強度値、第２のグレイスケール強度
   値、及び前記第１のグレイスケール強度値と前記
   第２のグレイスケール強度値との中間のグレイス
   ケール値を計算する手段と、 前記計算ステツプから背景グレイスケールの変
   動範囲を決定する手段と、 特定の画素の周囲領域の画素のグレイスケール
   強度値をサンプリングする手段と、 前記特定の画素のグレイスケール値と前記背景
   グレイスケール変動範囲とを比較することによつ
   て特定の画素のための補正値を計算する手段と、 前記特定の画素のグレイスケール値が前記背景
   グレイスケールの変動範囲外にある場合、前記補
   正値を所定の定数に設定する手段と、 前記特定の画素のためのシエージング補正値を
   得るために前記特定の画素グレイスケール値から
   前記補正値を減算することによつて前記特定の画
   素グレイスケール値を補正する手段と、 前記イメージの望ましくないシエージング効果
   を補正するように前記イメージの各素画に対して
   前記ステツプを実行する手段とを備えたことを特
   徴とするビデオイメージのシエージング効果の補
   正装置。