JPH0561972A - 階調変換装置 - Google Patents
階調変換装置Info
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- JPH0561972A JPH0561972A JP3220553A JP22055391A JPH0561972A JP H0561972 A JPH0561972 A JP H0561972A JP 3220553 A JP3220553 A JP 3220553A JP 22055391 A JP22055391 A JP 22055391A JP H0561972 A JPH0561972 A JP H0561972A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 処理対象階調領域の境界付近における階調の
滑らかさを保持しつつ、所望の変換特性を一義的に決定
する。 【構成】 入力階調域の下限値と上限値との間の値で処
理対象入力階調とこれに対する変換出力階調からなる入
力データ点を入力手段１より入力し、この入力データ点
を満す自然スプライン補間関数の係数を求め、変換関数
を関数発生手段２で発生させることにより入力画像メモ
リ３に格納されたデジタル入力画像の階調を所望の階調
に変換して出力画像メモリ４に出力する。
滑らかさを保持しつつ、所望の変換特性を一義的に決定
する。 【構成】 入力階調域の下限値と上限値との間の値で処
理対象入力階調とこれに対する変換出力階調からなる入
力データ点を入力手段１より入力し、この入力データ点
を満す自然スプライン補間関数の係数を求め、変換関数
を関数発生手段２で発生させることにより入力画像メモ
リ３に格納されたデジタル入力画像の階調を所望の階調
に変換して出力画像メモリ４に出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像処理装置
の階調変換装置に関する。
の階調変換装置に関する。
【０００２】近年のディジタル画像処理システムの多様
化の要求に伴い、処理対象画像の任意の階調域を柔軟に
操作できるシステムが要求されている。このため、階調
変換処理または濃度変換処理などの技術が提供されてい
るが、所望の変換テーブルを発生するにあたり、階調域
固定の変換特性テーブル、あるいは、階調域固定の変換
関数を圧縮・伸張および加算・減算しており、発生でき
る変換特性に制限がある。また、処理対象階調域に所望
の変換特性をかけた場合、処理対象階調域と処理対象外
階調域との境界で階調の滑らかさが失われるため、これ
を補正する必要がある。
化の要求に伴い、処理対象画像の任意の階調域を柔軟に
操作できるシステムが要求されている。このため、階調
変換処理または濃度変換処理などの技術が提供されてい
るが、所望の変換テーブルを発生するにあたり、階調域
固定の変換特性テーブル、あるいは、階調域固定の変換
関数を圧縮・伸張および加算・減算しており、発生でき
る変換特性に制限がある。また、処理対象階調域に所望
の変換特性をかけた場合、処理対象階調域と処理対象外
階調域との境界で階調の滑らかさが失われるため、これ
を補正する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】従来の階調変換処理においては、所望の
変換テーブルを発生するにあたり、階調域固定の変換特
性テーブル、あるいは、階調域固定の変換関数を圧縮・
伸張および加算・減算していた。ところが、処理対象階
調域を自由に変動させた場合、発生できる変換特性に制
限があり、かつ、処理対象階調域と処理対象外階調域と
の境界で階調の滑らかさが失われるため、所望の画像特
性を得るために変換特性をさらに微調整する必要があ
る。
変換テーブルを発生するにあたり、階調域固定の変換特
性テーブル、あるいは、階調域固定の変換関数を圧縮・
伸張および加算・減算していた。ところが、処理対象階
調域を自由に変動させた場合、発生できる変換特性に制
限があり、かつ、処理対象階調域と処理対象外階調域と
の境界で階調の滑らかさが失われるため、所望の画像特
性を得るために変換特性をさらに微調整する必要があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、所望の画像特
性を得ようとする場合、所要の変換特性テーブルを一義
的に決定できず、作成した変換テーブルをさらに調整す
るか、あるいは僅かな階調変換を行うための変換テーブ
ルを何度も使用することによって所望の画像特性に近似
させなければならないといった問題を生じていた。
性を得ようとする場合、所要の変換特性テーブルを一義
的に決定できず、作成した変換テーブルをさらに調整す
るか、あるいは僅かな階調変換を行うための変換テーブ
ルを何度も使用することによって所望の画像特性に近似
させなければならないといった問題を生じていた。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点を解決
するため、処理対象階調域の境界付近における階調の滑
らかさを保持しつつ、所望の変換特性テーブルを一義的
に決定できる関数発生手段を備えた階調変換装置を提供
することを目的とする。
するため、処理対象階調域の境界付近における階調の滑
らかさを保持しつつ、所望の変換特性テーブルを一義的
に決定できる関数発生手段を備えた階調変換装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。同図において、１は入力階調域の下限値と上限値
との間の値で処理対象入力階調とこれに対する変換出力
階調からなる入力データ点を入力する入力手段、２は前
記入力データ点を満す自然スプライン補間関数の係数を
求め変換関数を発生する関数発生手段、３は変換処理対
象のデジタル画像を格納する入力画像メモリ、４は変換
された画像を格納する出力画像メモリである。
ある。同図において、１は入力階調域の下限値と上限値
との間の値で処理対象入力階調とこれに対する変換出力
階調からなる入力データ点を入力する入力手段、２は前
記入力データ点を満す自然スプライン補間関数の係数を
求め変換関数を発生する関数発生手段、３は変換処理対
象のデジタル画像を格納する入力画像メモリ、４は変換
された画像を格納する出力画像メモリである。
【０００７】また、前記関数発生手段２は、入力階調域
の下限値と処理対象入力階調の下限値間および入力階調
域の上限値と処理対象入力階調の上限値間にも前記変換
関数を外延するようにする。
の下限値と処理対象入力階調の下限値間および入力階調
域の上限値と処理対象入力階調の上限値間にも前記変換
関数を外延するようにする。
【０００８】また、外延した前記変換関数の値が、入力
階調域の下限値と処理対象入力階調の下限値間で出力階
調域の下限値以下となるときは出力階調域の下限値と
し、入力階調域の上限値と処理対象入力階調の上限値間
で出力階調域の上限値以上となるときは出力階調域の上
限値とするようにする。
階調域の下限値と処理対象入力階調の下限値間で出力階
調域の下限値以下となるときは出力階調域の下限値と
し、入力階調域の上限値と処理対象入力階調の上限値間
で出力階調域の上限値以上となるときは出力階調域の上
限値とするようにする。
【０００９】また、前記入力手段１より、処理対象入力
階調と変換出力階調の各下限値および上限値と変換関数
のパターンとこのパターンからの変形の度合を示す重み
値とを入力するようにする。
階調と変換出力階調の各下限値および上限値と変換関数
のパターンとこのパターンからの変形の度合を示す重み
値とを入力するようにする。
【００１０】
【作用】関数発生手段２で生成する自然スプライン補間
関数の性質について説明する。入力階調域は０〜Ｍ階調
とし、変換出力階調域は０〜Ｎ階調とする。処理対象入
力階調のデータは０≦ｘ1 ＜ｘ2 ＜…＜ｘn ≦Ｍ，変換
出力階調のデータは０≦ｙ1 ＜ｙ2 ＜…＜ｙn ≦Ｎ，と
し、データ点を（ｘk ，ｙk ）で表わす。
関数の性質について説明する。入力階調域は０〜Ｍ階調
とし、変換出力階調域は０〜Ｎ階調とする。処理対象入
力階調のデータは０≦ｘ1 ＜ｘ2 ＜…＜ｘn ≦Ｍ，変換
出力階調のデータは０≦ｙ1 ＜ｙ2 ＜…＜ｙn ≦Ｎ，と
し、データ点を（ｘk ，ｙk ）で表わす。
【００１１】ｘ1 ，ｘ2 …ｘn を連結点とする２ｍ−１
次（ｍ＝２，３，…）の自然スプライン補間関数ｓ
（ｘ）は次式で与えられる。
次（ｍ＝２，３，…）の自然スプライン補間関数ｓ
（ｘ）は次式で与えられる。
【数１】 ここでｐm-1 （ｘ）はｍ−１次の多項式であり、ｃi は
定数係数で次の条件を満す。
定数係数で次の条件を満す。
【数２】 また、（ｘ−ｘi ）+ 2m-1は切断べき関数で、
【数３】 である。
【００１２】次に（１）式で示す自然スプライン補間関
数が各連結点ｘ1 ，ｘ2 ，…ｘn で滑らかに接続するこ
とを説明する。説明を理解しやすくするため３次の場
合、つまり（１）式において２ｍ−１＝３、つまりｍ＝
２の場合で説明する。すると（１）式は次のようにな
る。
数が各連結点ｘ1 ，ｘ2 ，…ｘn で滑らかに接続するこ
とを説明する。説明を理解しやすくするため３次の場
合、つまり（１）式において２ｍ−１＝３、つまりｍ＝
２の場合で説明する。すると（１）式は次のようにな
る。
【数４】 ここでｐ1 （ｘ）は１次式であるのでａ，ｂを任意の定
数として ｐ1 （ｘ）＝ａｘ＋ｂ （５） とすれば（４）式は
数として ｐ1 （ｘ）＝ａｘ＋ｂ （５） とすれば（４）式は
【数５】 となる。またｃi は定数係数で次式の条件を満たす。
【数６】 ここで（ｘ−ｘi ）+ 3 は次式で表わされる。
【数７】 即ち、（６）式は、区間［−∞，∞］において、前記、
ｘ1 ，ｘ2 …，ｘn を連結点とするｎ＋１個の多項式の
線形結合を一義的に表したものといえる。次に、（６）
式によって、これらｎ＋１個の多項式が連結点ｘ1 、ｘ
2 …，ｘ n において滑らかに連結することを示す。
ｘ1 ，ｘ2 …，ｘn を連結点とするｎ＋１個の多項式の
線形結合を一義的に表したものといえる。次に、（６）
式によって、これらｎ＋１個の多項式が連結点ｘ1 、ｘ
2 …，ｘ n において滑らかに連結することを示す。
【００１３】データ点（ｘ1 ，ｙ1 ）における左側関数
ｓL （ｘ）および、右側関数ｓR （ｘ）は（６）式よ
り、 ｓL （ｘ）＝ａｘ＋ｂ （９） ｓR （ｘ）＝ａｘ＋ｂ＋ｃ1 （ｘ−ｘ1 ）3 ……（10） となる。また、これらの１階微分はそれぞれ、 ｓL ’（ｘ）＝ａ （11） ｓR ’（ｘ）＝ａ＋３・ｃ1 （ｘ−ｘ1 ）2 ……（12） となる。よって、（９）〜（12）式からｘ＝ｘ1 におい
て、ｓL （ｘ1 ）＝ｓR（ｘ1 ）＝ａｘ1 ＋ｂであり、
かつ、ｓL ’（ｘ1 ）＝ｓR ’（ｘ1 ）＝ａとなる。即
ち、前記左側関数と右側関数は、連結点ｘ1 において共
に関数値ａｘ1 ＋ｂを持ち、かつ、傾きａを持つ。
ｓL （ｘ）および、右側関数ｓR （ｘ）は（６）式よ
り、 ｓL （ｘ）＝ａｘ＋ｂ （９） ｓR （ｘ）＝ａｘ＋ｂ＋ｃ1 （ｘ−ｘ1 ）3 ……（10） となる。また、これらの１階微分はそれぞれ、 ｓL ’（ｘ）＝ａ （11） ｓR ’（ｘ）＝ａ＋３・ｃ1 （ｘ−ｘ1 ）2 ……（12） となる。よって、（９）〜（12）式からｘ＝ｘ1 におい
て、ｓL （ｘ1 ）＝ｓR（ｘ1 ）＝ａｘ1 ＋ｂであり、
かつ、ｓL ’（ｘ1 ）＝ｓR ’（ｘ1 ）＝ａとなる。即
ち、前記左側関数と右側関数は、連結点ｘ1 において共
に関数値ａｘ1 ＋ｂを持ち、かつ、傾きａを持つ。
【００１４】同様に、データ点（ｘk ，ｙk ）（ｋ＝
２，３，…，ｎ）における左側関数ｓ L （ｘ）および、
右側関数ｓR （ｘ）は、次のように表わされる。
２，３，…，ｎ）における左側関数ｓ L （ｘ）および、
右側関数ｓR （ｘ）は、次のように表わされる。
【数８】 また、これらの１階微分はそれぞれ次式で表わされる。
【数９】 これにより（13）〜（16）式からｘ＝ｘk において次式
となる。
となる。
【数10】 すなわち、上述の左側関数と右側関数は連結点ｘk にお
いて共に次式に示す関数値を持ち、
いて共に次式に示す関数値を持ち、
【数11】 かつ、次式の傾きを有する。
【数12】
【００１５】以上により、ｎ＋１個の多項式が連結点ｘ
1 ，ｘ2，…，ｘn において滑らかに連結することがわ
かる。即ち、本発明の実現するところは、区間［−∞，
ｘ1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，…，［ｘn ，∞］におけるｎ
＋１個の多項式を求め、入力画像の有効階調域［０，
Ｍ］における処理対象階調域［ｘ1 ，ｘn ］（ｘ1 ≧
０，ｘn ≦Ｍ）および処理対象外階調域［０，ｘ1 ］，
［ｘn ，Ｍ］において、前記ｎ＋１個の多項式を適用す
ることにある。
1 ，ｘ2，…，ｘn において滑らかに連結することがわ
かる。即ち、本発明の実現するところは、区間［−∞，
ｘ1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，…，［ｘn ，∞］におけるｎ
＋１個の多項式を求め、入力画像の有効階調域［０，
Ｍ］における処理対象階調域［ｘ1 ，ｘn ］（ｘ1 ≧
０，ｘn ≦Ｍ）および処理対象外階調域［０，ｘ1 ］，
［ｘn ，Ｍ］において、前記ｎ＋１個の多項式を適用す
ることにある。
【００１６】次に、前記ｎ＋１個の多項式の求めかたに
ついて説明する。ｎ＋１個の多項式は、（６）式より、
次式となる。
ついて説明する。ｎ＋１個の多項式は、（６）式より、
次式となる。
【数13】 また、ｃi は（７）式より
【数14】 および
【数15】 を満たす。ここで、連結点ｘ1 ，ｘ2 …，ｘn は、関数
値ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙnを持つため、（17) 式から、
値ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙnを持つため、（17) 式から、
【数16】 となる。即ち、（18）〜（20）式はａ，ｂ，ｃ1 ，ｃ2
…ｃn を未定係数とするｎ＋２元連立１次方程式であ
る。よって、これをガウスの消去法などで解くことによ
り未定係数を求めることができる。
…ｃn を未定係数とするｎ＋２元連立１次方程式であ
る。よって、これをガウスの消去法などで解くことによ
り未定係数を求めることができる。
【００１７】このようにして、関数発生手段２は、ｎ個
のデータ点（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2，ｙ2 ），…，（ｘ
n ，ｙn ）（ただし、０≦ｘ1 ＜ｘ2 ＜…＜ｘn ≦Ｍ）
から、区間［０，ｘ1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，…，［ｘ
n-1 ，ｘn ］，［ｘn ，Ｍ］に対応するｎ＋１個の関数
を発生する。これにより処理対象入力階調の下限値ｘ1
と入力階調域の下限値０との間の［０，ｘ1 ］の区間、
および入力階調域の上限値Ｍと処理対象入力階調の上限
値ｘnとの間の［ｘn ，Ｍ］の区間にも滑らかに接続す
る変換関数が外延される。
のデータ点（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2，ｙ2 ），…，（ｘ
n ，ｙn ）（ただし、０≦ｘ1 ＜ｘ2 ＜…＜ｘn ≦Ｍ）
から、区間［０，ｘ1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，…，［ｘ
n-1 ，ｘn ］，［ｘn ，Ｍ］に対応するｎ＋１個の関数
を発生する。これにより処理対象入力階調の下限値ｘ1
と入力階調域の下限値０との間の［０，ｘ1 ］の区間、
および入力階調域の上限値Ｍと処理対象入力階調の上限
値ｘnとの間の［ｘn ，Ｍ］の区間にも滑らかに接続す
る変換関数が外延される。
【００１８】処理対象入力階調の上限，下限は目視によ
って定められる場合が多い。このようなとき、これら上
限，下限を越えた範囲にも必要な画像が存在することが
ある。このため、入力階調全域にわたり関数を外延する
ことが必要となる。
って定められる場合が多い。このようなとき、これら上
限，下限を越えた範囲にも必要な画像が存在することが
ある。このため、入力階調全域にわたり関数を外延する
ことが必要となる。
【００１９】変換関数のとりうる範囲は変換出力階調全
域の［０，Ｎ］の範囲である。故に変換関数が下限の０
以下となるときは、０とし、上限のＮを越えるときはＮ
とする必要がある。
域の［０，Ｎ］の範囲である。故に変換関数が下限の０
以下となるときは、０とし、上限のＮを越えるときはＮ
とする必要がある。
【００２０】変換関数の形状を予めいくつかのパターン
に分類しておき、処理対象入力階調とこの変換出力階調
の各下限値（ｘ1 ，ｙ1 ）と上限値（ｘn ，ｙn ）およ
びパターンとこのパターンからの変形の度合を示す重み
値を入力することにより変換関数の係数を決めることが
できる。これにより各データ点（ｘ1 ，ｙ1 ），
（ｘ 2 ，ｙ2 ），…（ｘn ，ｙn ）を入力するよりも入
力が簡易化されることが多くなる。
に分類しておき、処理対象入力階調とこの変換出力階調
の各下限値（ｘ1 ，ｙ1 ）と上限値（ｘn ，ｙn ）およ
びパターンとこのパターンからの変形の度合を示す重み
値を入力することにより変換関数の係数を決めることが
できる。これにより各データ点（ｘ1 ，ｙ1 ），
（ｘ 2 ，ｙ2 ），…（ｘn ，ｙn ）を入力するよりも入
力が簡易化されることが多くなる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２は本発明の第１実施例に係わる階調変換テー
ブル作成装置のブロックダイヤグラムである。本実施例
に係わる階調変換テーブル作成装置18は、関数発生手段
16とテーブル作成手段17からなる。また、関数発生手段
16は、係数算出手段12と関数定義手段13とからなり、テ
ーブル作成手段17は、関数値算出手段14と階調有効領域
まるめ手段15とからなる。
する。図２は本発明の第１実施例に係わる階調変換テー
ブル作成装置のブロックダイヤグラムである。本実施例
に係わる階調変換テーブル作成装置18は、関数発生手段
16とテーブル作成手段17からなる。また、関数発生手段
16は、係数算出手段12と関数定義手段13とからなり、テ
ーブル作成手段17は、関数値算出手段14と階調有効領域
まるめ手段15とからなる。
【００２２】本実施例では、階調として入力階調域、変
換後の出力階調域を共８ビットを用い０〜255 の256 階
調とする。しかし、入力階調域を256 階調、出力階調域
を16ビットの65536 階調としてもよい。つまり入力階調
域をＭ階調、出力階調域をＮ階調としてよい。
換後の出力階調域を共８ビットを用い０〜255 の256 階
調とする。しかし、入力階調域を256 階調、出力階調域
を16ビットの65536 階調としてもよい。つまり入力階調
域をＭ階調、出力階調域をＮ階調としてよい。
【００２３】ｎ個のデータ点（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2，
ｙ2 ），…，（ｘn ，ｙn ）（ただし、０≦ｘ1 ＜ｘ2
＜…＜ｘn ≦255 ）は、データ点入力手段11から入さ
れ、係数算出手段12へと渡される。係数算出手段12で
は、ｎ個のデータ点からｎ＋２個（ａ，ｂ，ｃ1 ，
ｃ2 ，…，ｃn ）の未定係数を算出し、この未定係数を
関数定義手段13へ渡す。関数定義手段13では、ｎ＋２個
の未定係数から、区間［０，ｘ 1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，
…，［ｘn-1 ，ｘn ］，［ｘn ，255 ］に対応するｎ＋
１個の関数を定義する。以上により、関数発生手段13に
おいて、ｎ＋１個の関数を発生できる。
ｙ2 ），…，（ｘn ，ｙn ）（ただし、０≦ｘ1 ＜ｘ2
＜…＜ｘn ≦255 ）は、データ点入力手段11から入さ
れ、係数算出手段12へと渡される。係数算出手段12で
は、ｎ個のデータ点からｎ＋２個（ａ，ｂ，ｃ1 ，
ｃ2 ，…，ｃn ）の未定係数を算出し、この未定係数を
関数定義手段13へ渡す。関数定義手段13では、ｎ＋２個
の未定係数から、区間［０，ｘ 1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，
…，［ｘn-1 ，ｘn ］，［ｘn ，255 ］に対応するｎ＋
１個の関数を定義する。以上により、関数発生手段13に
おいて、ｎ＋１個の関数を発生できる。
【００２４】図３は関数発生手段16で発生した関数
ｓ1 ，ｓ2 ，…ｓn ，ｓn+1 を示す。関数ｓk は区間
［ｘk-1 ，ｘk ］で発生し、ｓ1 は区間［０，ｘ1 ］，
ｓn+1 は区間［ｘn ，255 ］で発生する。
ｓ1 ，ｓ2 ，…ｓn ，ｓn+1 を示す。関数ｓk は区間
［ｘk-1 ，ｘk ］で発生し、ｓ1 は区間［０，ｘ1 ］，
ｓn+1 は区間［ｘn ，255 ］で発生する。
【００２５】関数値算出手段14では、関数発生手段16で
発生した区間［０，ｘ1 ］，［ｘ1，ｘ2 ］，…，［ｘ
n-1 ，ｘn ］，［ｘn ，255 ］に対応する関数により、
入力値［０，255 ］に対する関数値を求め、階調有効領
域まるめ手段15へ渡す。階調有効領域まるめ手段15で
は、関数値の少数点以下を四捨五入し、かつ、０より小
さい関数値は０に、255 より大きい関数値は255 にし、
この関数値を入力に対する出力値とする。以上により、
テーブル作成手段17において、入力値に対する出力値が
決定され、階調変換テーブルが作成される。
発生した区間［０，ｘ1 ］，［ｘ1，ｘ2 ］，…，［ｘ
n-1 ，ｘn ］，［ｘn ，255 ］に対応する関数により、
入力値［０，255 ］に対する関数値を求め、階調有効領
域まるめ手段15へ渡す。階調有効領域まるめ手段15で
は、関数値の少数点以下を四捨五入し、かつ、０より小
さい関数値は０に、255 より大きい関数値は255 にし、
この関数値を入力に対する出力値とする。以上により、
テーブル作成手段17において、入力値に対する出力値が
決定され、階調変換テーブルが作成される。
【００２６】階調変換手段20では、入力画像メモリ装置
19から、任意のアドレスにおける１画素の濃度値［０，
255 ］を入力し、階調変換テーブル作成装置18で作成さ
れたテーブルにより出力値［０，255 ］を決定し、これ
を出力画像メモリ装置21の同アドレスの濃度値とする。
19から、任意のアドレスにおける１画素の濃度値［０，
255 ］を入力し、階調変換テーブル作成装置18で作成さ
れたテーブルにより出力値［０，255 ］を決定し、これ
を出力画像メモリ装置21の同アドレスの濃度値とする。
【００２７】次に、３個のデータ点（ｎ＝３）における
関数発生手段16の動作を説明する。３個のデータ点（ｘ
1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），（ｘ3 ，ｙ3 ）（ただ
し、０≦ｘ1 ＜ｘ2 ＜ｘ3 ≦255 ）は、データ点入力手
段11から入力され、係数算出手段12へと渡される。係数
算出手段12では、３個のデータ点から５個（ａ，ｂ，ｃ
1 ，ｃ2 ，ｃ3 ）の未定係数を算出する。具体的な算出
方法は、（18）式〜（20）式より、次の５元連立１次方
程式をガウスの消去法などで解けばよい。
関数発生手段16の動作を説明する。３個のデータ点（ｘ
1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），（ｘ3 ，ｙ3 ）（ただ
し、０≦ｘ1 ＜ｘ2 ＜ｘ3 ≦255 ）は、データ点入力手
段11から入力され、係数算出手段12へと渡される。係数
算出手段12では、３個のデータ点から５個（ａ，ｂ，ｃ
1 ，ｃ2 ，ｃ3 ）の未定係数を算出する。具体的な算出
方法は、（18）式〜（20）式より、次の５元連立１次方
程式をガウスの消去法などで解けばよい。
【数17】
【００２８】関数定義手段13では、上記で求めた５個の
未定係数を受け取り、（17）式より、区間［０，
ｘ1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，［ｘ2 ，ｘ3 ］，［ｘ3 ，25
5 ］に対応する以下の４個の関数を定義する。４の
ｓ1 ，ｓ2 ，ｓ3 ，ｓ4 はこの４個の関数を示す。
未定係数を受け取り、（17）式より、区間［０，
ｘ1 ］，［ｘ1 ，ｘ2 ］，［ｘ2 ，ｘ3 ］，［ｘ3 ，25
5 ］に対応する以下の４個の関数を定義する。４の
ｓ1 ，ｓ2 ，ｓ3 ，ｓ4 はこの４個の関数を示す。
【数18】
【００２９】関数値算出手段14では、関数発生手段16で
発生した区間［０，ｘ1 ］，［ｘ1，ｘ2 ］，［ｘ2 ，
ｘ3 ］，［ｘ3 ，255 ］に対応する関数により、入力値
［０，255 ］に対する関数値を求め、階調有効領域まる
め手段15へ渡す。階調有効領域まるめ手段15では、関数
値の少数点以下を四捨五入し、かつ、０より小さい関数
値は０に、255 より大きい関数値は255 にし、この関数
値を入力に対する出力値とする。
発生した区間［０，ｘ1 ］，［ｘ1，ｘ2 ］，［ｘ2 ，
ｘ3 ］，［ｘ3 ，255 ］に対応する関数により、入力値
［０，255 ］に対する関数値を求め、階調有効領域まる
め手段15へ渡す。階調有効領域まるめ手段15では、関数
値の少数点以下を四捨五入し、かつ、０より小さい関数
値は０に、255 より大きい関数値は255 にし、この関数
値を入力に対する出力値とする。
【００３０】図５は図４に示した関数ｓ1 を丸めた状態
を示す。図６は同様にして４個のデータ点（ｎ＝４）に
おける関数発生手段16による関数発生を示し、図７は
［０，ｘ1 ］および［ｘ4 ，255 ］の区間におけるデー
タの丸めの状態を示す。すなわち［０，ｘ1 ］区間では
０以下は０とし、［ｘ4 ，255 ］区間では255 以上を25
5 にしている。
を示す。図６は同様にして４個のデータ点（ｎ＝４）に
おける関数発生手段16による関数発生を示し、図７は
［０，ｘ1 ］および［ｘ4 ，255 ］の区間におけるデー
タの丸めの状態を示す。すなわち［０，ｘ1 ］区間では
０以下は０とし、［ｘ4 ，255 ］区間では255 以上を25
5 にしている。
【００３１】次に第２実施例を説明する。図８は第２実
施例の構成を示すブロック図である。図２と同一符号は
同一の機能を有するブロックを表わす。本実施例は第１
実施例が入力データとしてデータ点を入力したのに対し
て、最初基準となるデータ点と変換曲線のパターンとそ
のパターンを変形させる重みを入力することにより入力
データを少くし、使いやすくしたものである。入力手段
22はこのようなデータを入力するものであり、データ点
算出手段23はこのようなデータを第１実施例のデータ点
に変換して以降の処理を第１実施例と同じにしたもので
ある。
施例の構成を示すブロック図である。図２と同一符号は
同一の機能を有するブロックを表わす。本実施例は第１
実施例が入力データとしてデータ点を入力したのに対し
て、最初基準となるデータ点と変換曲線のパターンとそ
のパターンを変形させる重みを入力することにより入力
データを少くし、使いやすくしたものである。入力手段
22はこのようなデータを入力するものであり、データ点
算出手段23はこのようなデータを第１実施例のデータ点
に変換して以降の処理を第１実施例と同じにしたもので
ある。
【００３２】図９は変換曲線のパターンを示す図であ
る。本発明では変換曲線は任意の形状にすることができ
るが、通常使用する形状はいくつかのパターンに分類す
ることができる。そしてこのパターンを、使用するケー
スに合せて変形するようにする。このようにすると、入
力データを少くすることができ、使い易くなる。
る。本発明では変換曲線は任意の形状にすることができ
るが、通常使用する形状はいくつかのパターンに分類す
ることができる。そしてこのパターンを、使用するケー
スに合せて変形するようにする。このようにすると、入
力データを少くすることができ、使い易くなる。
【００３３】処理対象階調の始点をｘ1 ，終点をｘ2 、
処理対象階調に対する出力階調の始点をｙ1 ，終点をｙ
2 とする。始点（ｘ1 ，ｙ1 ）をａ，終点（ｘ2 ，
ｙ2 ）をｂとし、直線ａｂの中点をｄ、ａより１／４の
点をｃ、３／４点をｅとする。パターンの曲線は全て
ａ，ｂ点を通るようにする。Ａタイプ曲線は点ｈを通る
曲線である。ここでｈは（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，
ｙ2 ）より表わすことのできる点とし（ｘm ’ｙn ’）
とする。同様にＢタイプ曲線はａ，ｂ点とi 点を通る曲
線であり、Ｃタイプ曲線はａ，ｂ点、ｄ点，ｆ点，ｋ点
を通る曲線、Ｄタイプ曲線はａ，ｂ点、ｄ点，ｇ点，ｊ
点を通る曲線である。
処理対象階調に対する出力階調の始点をｙ1 ，終点をｙ
2 とする。始点（ｘ1 ，ｙ1 ）をａ，終点（ｘ2 ，
ｙ2 ）をｂとし、直線ａｂの中点をｄ、ａより１／４の
点をｃ、３／４点をｅとする。パターンの曲線は全て
ａ，ｂ点を通るようにする。Ａタイプ曲線は点ｈを通る
曲線である。ここでｈは（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，
ｙ2 ）より表わすことのできる点とし（ｘm ’ｙn ’）
とする。同様にＢタイプ曲線はａ，ｂ点とi 点を通る曲
線であり、Ｃタイプ曲線はａ，ｂ点、ｄ点，ｆ点，ｋ点
を通る曲線、Ｄタイプ曲線はａ，ｂ点、ｄ点，ｇ点，ｊ
点を通る曲線である。
【００３４】図10はＡタイプ曲線を表わす図である。 ｄ点は（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２，（ｙ1 ＋ｙ2）／２ ｈ点は（３ｘ1 ＋ｘ2 ）／２，（ｙ1 ＋３ｙ2 ）／２ で表わされる。直線ｄｈをベクトルｗａとし、ｗａの量
を指定することにより、ｄｈ間の任意の点を指定するこ
とができる。これにより曲線Ａの形状を可変とすること
ができる。この場合、入力手段22からは（ｘ1 ，
ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），Ａタイプ曲線，および重みｗ
ａの値を入れればよく入力データを少くすることができ
る。
を指定することにより、ｄｈ間の任意の点を指定するこ
とができる。これにより曲線Ａの形状を可変とすること
ができる。この場合、入力手段22からは（ｘ1 ，
ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ），Ａタイプ曲線，および重みｗ
ａの値を入れればよく入力データを少くすることができ
る。
【００３５】図11はＢタイプ曲線を表わす図である。 i 点は（ｘ1 ＋３ｘ2 ）／２，（３ｙ1 ＋ｙ2 ）／２ で表わされる。直線ｄi をベクトルｗｂとし、ｗｂの値
を変えることにより曲線形状を変形することができる。
を変えることにより曲線形状を変形することができる。
【００３６】図12はＣタイプ曲線を表わす図である。 ｃ点は（３ｘ1 ＋ｘ2 ）／４，（３ｙ1 ＋ｙ2 ）／４ ｆ点は（７ｘ1 ＋ｘ2 ）／８，（５ｙ1 ＋３ｙ2 ）／８ ｅ点は（ｘ1 ＋３ｘ2 ）／４，（ｙ1 ＋３ｙ2 ）／４ ｋ点は（ｘ1 ＋７ｘ2 ）／８，（３ｙ1 ＋５ｙ2 ）／８ で表わすことができ、直線ｃｆをベクトルｗｃ，直線ｅ
ｋをベクトルｗｄとする。この場合はベクトルｗｃ，ｗ
ｄの２つを指示することになる。
ｋをベクトルｗｄとする。この場合はベクトルｗｃ，ｗ
ｄの２つを指示することになる。
【００３７】図13はＤタイプ曲線を表す図である。 ｃ点は（３ｘ1 ＋ｘ2 ）／４，（３ｙ1 ＋ｙ2 ）／４ ｇ点は（５ｘ1 ＋３ｘ2 ）／８，（７ｙ1 ＋ｙ2 ）／８ ｅ点は（ｘ1 ＋３ｘ2 ）／４，（ｙ1 ＋３ｙ2 ）／４ ｊ点は（３ｘ1 ＋５ｘ2 ）／８，（ｙ1 ＋７ｙ2 ）／８ で表わすことができ、直線ｃｇをベクトルｗｅ，直線ｅ
ｊをベクトルｗｆとする。この場合もベクトルｗｅ，ｗ
ｆの２つを指示することになる。
ｊをベクトルｗｆとする。この場合もベクトルｗｅ，ｗ
ｆの２つを指示することになる。
【００３８】以上のように（ｘ1 ，ｙ1 ），（ｘ2 ，ｙ
2 ）と曲線タイプおよびベクトルの値を指定すれば曲線
を指定することができるので、入力操作が簡易化され、
使い易い装置となる。
2 ）と曲線タイプおよびベクトルの値を指定すれば曲線
を指定することができるので、入力操作が簡易化され、
使い易い装置となる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の階調変換
テーブル作成装置によれば、入力されたｎ個のデータ点
または、処理対象階調および処理対象階調に対する出力
階調および重み値の入力から発生したｎ個のデータ点
を、一義的に表現された関数により滑らかに結ばれるこ
とにより、実運用上、階調変換テーブル数はほぼ無数通
り可能であり、かつ、処理対象階調領域と処理対象外階
調領域との境界で、階調の滑らかさが失われることはな
い。つまり、処理対象画像の任意の階調域を操作しよう
とする場合、処理対象階調領域を所望の画像特性にする
ための所要の階調変換特性を決定すれば、処理対象外階
調領域の変換特性も、互いの境界で階調の滑らかさが失
われないような関数を同時に発生することができる。さ
らに、所要の変換特性は実運用上ほぼ無数通り可能であ
るため、本発明によって得られる出力画像特性もほぼ無
数通り可能である。また、曲線の形状をパターン化する
ことにより、入力データを少くし、使い易くすることが
できる。
テーブル作成装置によれば、入力されたｎ個のデータ点
または、処理対象階調および処理対象階調に対する出力
階調および重み値の入力から発生したｎ個のデータ点
を、一義的に表現された関数により滑らかに結ばれるこ
とにより、実運用上、階調変換テーブル数はほぼ無数通
り可能であり、かつ、処理対象階調領域と処理対象外階
調領域との境界で、階調の滑らかさが失われることはな
い。つまり、処理対象画像の任意の階調域を操作しよう
とする場合、処理対象階調領域を所望の画像特性にする
ための所要の階調変換特性を決定すれば、処理対象外階
調領域の変換特性も、互いの境界で階調の滑らかさが失
われないような関数を同時に発生することができる。さ
らに、所要の変換特性は実運用上ほぼ無数通り可能であ
るため、本発明によって得られる出力画像特性もほぼ無
数通り可能である。また、曲線の形状をパターン化する
ことにより、入力データを少くし、使い易くすることが
できる。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】関数発生手段により発生した関数を示す図であ
る。
る。
【図４】３個のデータを用いて関数発生手段により発生
した関数を示す図である。
した関数を示す図である。
【図５】図４を用いて曲線の原点側を丸め処理し、テー
ブル発生手段によりテーブルを発生させる説明図であ
る。
ブル発生手段によりテーブルを発生させる説明図であ
る。
【図６】４点のデータを用いて関数発生手段により発生
した関数を示す図である。
した関数を示す図である。
【図７】図６を用いて、曲線の両端を丸め処理し、テー
ブルを発生手段によりテーブルを発生させる説明図であ
る。
ブルを発生手段によりテーブルを発生させる説明図であ
る。
【図８】第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】曲線パターンを説明する図である。
【図１０】Ａタイプ曲線を用いてデータを入力する説明
図である。
図である。
【図１１】Ｂタイプ曲線を用いてデータを入力する説明
図である。
図である。
【図１２】Ｃタイプ曲線を用いてデータを入力する説明
図である。
図である。
【図１３】Ｄタイプ曲線を用いてデータを入力する説明
図である。
図である。
11 データ点入力手段 12 係数算出手段 13 関数定義手段 14 関数値算出手段 15 階調有効領域まるめ手段 16 関数発生手段 17 テーブル作成手段 18 階調変換テーブル作成装置 19 入力画像メモリ装置 20 階調変換手段 21 出力画像メモリ装置 22 入力手段 23 データ点算出手段
Claims (4)
- 【請求項１】 入力画像メモリ（３）に格納されたデジ
タル入力画像の階調を所望の階調に変換して出力画像メ
モリ（４）に出力する階調変換装置において、入力階調
域の下限値と上限値との間の値で処理対象入力階調とこ
れに対する変換出力階調からなる入力データ点を入力す
る入力手段（１）と、前記入力データ点を満す自然スプ
ライン補間関数の係数を求め変換関数を発生する関数発
生手段（２）とを備えたことを特徴とする階調変換装
置。 - 【請求項２】 前記関数発生手段（２）が、入力階調域
の下限値と処理対象入力階調の下限値間および入力階調
域の上限値と処理対象入力階調の上限値間にも前記変換
関数を外延するようにしたことを特徴とする請求項１記
載の階調変換装置。 - 【請求項３】 外延した前記変換関数の値が、入力階調
域の下限値と処理対象入力階調の下限値間で出力階調域
の下限値以下となるときは出力階調域の下限値とし、入
力階調域の上限値と処理対象入力階調の上限値間で出力
階調域の上限値以上となるときは出力階調域の上限値と
するようにしたことを特徴とする請求項２記載の階調変
換装置。 - 【請求項４】 前記入力手段（１）より、処理対象入力
階調と変換出力階調の各下限値および上限値と変換関数
のパターンとこのパターンからの変形の度合を示す重み
値とを入力するようにしたことを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の階調変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3220553A JPH0561972A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 階調変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3220553A JPH0561972A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 階調変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0561972A true JPH0561972A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16752799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3220553A Pending JPH0561972A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 階調変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0561972A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0583898A3 (en) * | 1992-08-04 | 1994-06-08 | Ibm | Data processing system and method for greyscale adjustment |
| US5715330A (en) * | 1993-11-05 | 1998-02-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Density modification device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014571A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像入出力システムにおける階調設定装置 |
| JPS63225872A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-20 | Fujitsu Ltd | 画像デ−タ表示方式 |
| JPH0292159A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像データのトーン修正装置 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3220553A patent/JPH0561972A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014571A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像入出力システムにおける階調設定装置 |
| JPS63225872A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-20 | Fujitsu Ltd | 画像デ−タ表示方式 |
| JPH0292159A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像データのトーン修正装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0583898A3 (en) * | 1992-08-04 | 1994-06-08 | Ibm | Data processing system and method for greyscale adjustment |
| JPH06282648A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-10-07 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | グレイスケールスプライン調整方法、装置及びデータ処理システム |
| US5469275A (en) * | 1992-08-04 | 1995-11-21 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for grayscale adjustment |
| US5715330A (en) * | 1993-11-05 | 1998-02-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Density modification device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980317 |