JPH0659086B2 - 画像信号処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イメージセンサにより画像を走査して得られ
る画像信号を、ボケ修正処理した後二値化するための画
像信号処理方法に関するものである。

（発明の技術的背景） ＣＣＤラインセンサやＣＣＤエリヤセンサ等のイメージ
センサにより画像を読出し、この画像信号を二値化する
方法が、従来より種々提案されている。例えば本願の出
願人は画像信号をボケ修正した後、一定の二値化レベル
と比較する方法を提案した（特開昭６２−１３００６８
号参照）。またこの場合に二値化レベルを、画像信号に
平滑、圧縮、レベルシフトの各処理を施して得るように
し、いわば画像信号に応じて浮動する二値化レベルとす
る方法も提案した。

ここにボケ修正は、画像の高周波成分を強調することに
より、画像のエッジを強調するものであり、一次微分や
ラプラシアン（二次微分）を用いた高域強調フィルタが
使用される。しかしこのような高域強調フィルタは本質
的に微分を用いるものであるためノイズ（雑音）に弱
く、特に画像信号のバックグラウンド域のノイズも同時
に強調されてこれが二値化処理後の画質を著しく低下さ
せるという問題があった。そこで画像信号をバックグラ
ウンドレベルに近い所定の下地ノイズカットレベルでス
ライスしてバックグラウンドに含まれるノイズを除去す
ることが本願の出願人により考えられている。しかしこ
の場合画像によりバックブラウンドの濃度レベルが異な
るため、前記の下地ノイズカットレベルをどのように決
めるかが問題となる。すなわちこの設定を間違うとバッ
クグラウンドのノイズを十分に除去できなかったり、画
像信号の有効な信号レベルの変動範囲（ダイナミックレ
ンジ）を狭めることになって画質を低下させる、という
問題が生じる。

バックグラウンドのノイズを除却する方法として、ヒス
トグラムからバックグラウンドの山を求め、この山の頂
点の濃度レベルを基準にして一定濃度レベルだけ移した
濃度レベルをノイズカットレベルとする方法が提案され
ている（特開昭５５−５６７６１号）。しかしバックグ
ラウンドの山の幅は原稿により変化するから、この方法
ではこの山の幅の変化があると良好なノイズカットレベ
ルが得られなくなるという問題があった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、二
値化処理に先立って画像信号を高域強調によりボケ修正
する場合に、バックグラウンドレベルに近い下地ノイズ
カットレベルにより画像信号をスライスしてバックグラ
ウンドのノイズを除去するにあたり、下地ノイズカット
レベルを常に適切に設定でき、画像を二値化処理した後
の画質を良好にすることが可能な画像信号処理方法を提
供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、フィルム投影画像をイメー
ジセンサで走査して得られる画像信号をそのバックグラ
ウンドレベルに近い下地ノイズカットレベルによりスラ
イスしてバックグラウンドのノイズを除去した後、ボケ
修正を行って画像信号を尖鋭化し、さらに所定の二値化
レベルにより二値化する画像信号処理方法において、前
記画像信号の濃度に対するヒストグラムを求め、このヒ
ストグラムのバックグラウンドに対応する山が前記イメ
ージセンサの総画素数の約1/40の頻度となる濃度レベル
のうち画像を含む濃度レベル側の濃度レベルに一定濃度
レベルを加算または減算した濃度レベルを前記下地ノイ
ズカットレベルとすることを特徴とする画像信号処理方
法により達成される。

すなわちバックグラウンドに対応するヒストグラムの山
の頂点の濃度レベルに代えて総画素数の約1/40の頻度と
なる濃度レベルのうち画像を含む濃度レベル側の濃度レ
ベルを基準として下地ノイズカットレベルを決めるもの
である。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はその
具体例の一部の概念図、第３Ａ〜３Ｃ図は処理過程の信
号波形を示す図、第４図は３×３マトリックスを示す
図、第５図はネガフィルムに対するヒストグラムを示す
図である。

第１図において符号１０は光源であり、この光源１０の
光はコンデンサレンズ１２、フィルム１４、投影レンズ
１６、ミラー１８を介してイメージセンサ２０に導か
れ、フィルム１４の投影画像はイメージセンサ２０に結
像する。イメージセンサ２０はＣＣＤラインセンサやＣ
ＣＤエリヤセンサ等で形成され、パルス回路（図示せ
ず）から供給されるパルスにより駆動されて画像を走査
し時系列画像信号ａを出力する。この画像信号ａはフィ
ルム１４がネガの場合には第３Ａ図のような出力波形と
なる。なお第３Ａ〜Ｃ図で横軸は時間ｔ或は画素順を示
し、縦軸は電圧υすなわち出力（濃度）レベルを示す。

一走査線分あるいは一画面分の画像信号ａはラインメモ
リあるいはフレームメモリ等の半導体メモリ２２に一時
記憶される。この画像信号ａはＣＰＵ（図示せず）によ
り構成されるヒストグラム手段２４に入力されて、ここ
で第５図に示すように濃度に対するヒストグラムＡが求
められる。ＣＰＵはこのＣＰＵ自身が持つ下地ノイズカ
ットレベル検出手段２６により、このヒストグラムＡか
ら下地ノイズカットレベルｂを求める。

ヒストグラムＡは横軸に画像信号ａの出力（濃度）レベ
ルＶ、縦軸に頻度Ｈをとったもので、ネガのフィルム１
４に対しては低出力レベル側にバックグラウンドに対応
する山Ｂが現れる。ＣＰＵはこのヒストグラムＡの山Ｂ
の右側すなわち高出力（濃度）レベル側のすそ野付近に
下地ノイズカットレベルｂを決める。

このレベルｂは次のように決定される。すなわちイメー
ジセンサ２０の総画素数をＮとした時、約Ｎ／４０の頻
度となる出力レベルのうち画像の信号に近い方の点Ｃの
濃度レベルαに、一定の濃度レベルβを加算してα＋β
を下地ノイズカットレベルｂと決める。例えば４０００
画素のラインセンサを用い、濃度レベルが６４段階（６
ビットに相当する）に設定可能な場合には、頻度が約１
００となる点Ｃの濃度レベルαを求め、これに２段階分
の濃度レベルを加算して下地カットレベルｂとすること
ができる。ここに頻度Ｎ／４０および一定濃度レベルβ
は、フィルム原稿に対して種々の実験の結果得られたも
のである。

画像信号ａと、下地ノイズカットレベルｂとは下地ノイ
ズカット回路２８に入力され、ここでバックグラウンド
域に含まれるノイズを除去する。すなわちこの回路２８
は例えば第２図に示すように比較器３０とスイッチ３２
とで構成され、比較器３０は画像信号ａと下地カットレ
ベルｂとを比較する。またスイッチ３２はこの比較器３
０がａ＜ｂと判断した時に下地カットレベルｂを選択
し、ａ≧ｂの時には画像信号ａを選択する。この結果こ
の回路２８の出力ｃは下地ノイズカットレベルｂでスラ
イスされ、バックグラウンド域のノイズがカットされて
第３Ｂ図のようになる。このようにして下地カットレベ
ルｂはバックグラウンドレベルｄ（第３Ａ図）に近く、
これより僅かに高いレベルに設定される。

３４はボケ修正回路であり、例えば高域強調フィルタと
しての高域強調フィルタ３６を用いて信号ｃの高周波成
分を強調し画像のエッジ強調を行うものである。

この高域強調フィルタ３６は、例えば画像空間を中心画
素が現れる奇数マトリックスとした時、その中心画素を
強調するように機能する。この高域強調フィルタ３６と
しては、例えば第４図に示すように３×３マトリックス
の各画素データをａ〜ｉとした時、中心画素に対するデ
ータｅをその周囲の４画素のデータを用いて Ｅ＝５ｅ−（ｂ＋ｄ＋ｈ＋ｆ） に変換し、このＥを新たな画像信号とする。この場合高
域強調フィルタ３６は第２図に示すように設定され、こ
のマトリックスの各要素が中心画素を中心とする周囲４
つの画素の画像データに積算され、その積算値の和Ｅが
求められる。このようにして強調された画像信号ｅは比
較器３８において二値化レベルｆと比較され、二値化信
号ｇが得られる。

このように高域強調によるボケ修正の処理に先行して、
バックグラウンドノイズを下地ノイズカットレベルｂに
より除去するから、ボケ修正処理する時に画像信号の特
にバックグラウンド域の細かいノイズによる変動が過大
に拡大されることが無い。このためバックグラウンドの
ノイズの影響を受けることがない。

また下地ノイズカットレベルｂは、ヒストグラムＡに基
づき決定するから、画像が変っても常にバックグラウン
ドレベルに近く適正なレベルｂを決めることができる。
このためこのレベルｂが低すぎてノイズを除去しきれな
かったり、またこのレベルｂが高すぎて画像信号ａの出
力幅（ダイナミックレンジ）を有効利用できなくなり画
質が低下するという不都合も生じない。

第６図は他の実施例のブロック図、第７Ａ〜７Ｄ図は各
部の出力波形図である。

この実施例は二値化レベルを画像信号ａを用いて変動す
るようにしたものである。すなわち画像信号ａは平滑回
路５０において平滑されて平滑化信号ｈ（第７Ａ図）と
され、この平滑化信号ｈは圧縮回路５２で圧縮される。
この圧縮信号ｉ（第７Ｂ図）の電圧レベルはさらにレベ
ルシフト回路５４でｋだけレベル上昇される。このレベ
ルシフトした信号ｊ（第７Ｃ図）は比較器３８におい
て、すでにボケ修正が終った信号ｄと比較され、二値化
信号が得られる。

なおこの実施例の平滑回路５０としては、例えば中心画
素を中心とする３×３のマトリックスの中間値（メディ
アン）を中心画素の画像データとして採用するメディア
ンフィルタを用いることができる。

この実施例によれば二値化レベルｊ自身が画像信号ａに
よって変動するから、コントラストの小さい画像の高精
度な二値化処理に適する。

以上の各実施例ではボケ修正回路に高域強調フィルタ３
６を用いるものを説明したが、本発明はこれに限られる
ものではない。

また下地ノイズカットレベルｂ（＝α＋β）は、ネガフ
ィルムによる画像を用いる場合には、前記実施例のよう
にバックグラウンドｄよりも僅かに高く設定されるが、
ポジフィルムを用いる場合には反対にバックグラウンド
より僅かに低く設定するのは勿論であり、この場合には
ヒストグラムの山の左側すなわち低出力（低濃度）レベ
ル側のすそ野に濃度レベルαから一定濃度βを減算して
（α−β）に設定される。

（発明の効果） 本発明は以上のように、バックグラウンドレベルに近い
下地ノイズカットレベルを用いて、ボケ修正処理に先行
して画像信号をスライスしそのバックグラウンドレベル
のノイズを除去するにあたり、下地ノイズカットレベル
は、バックグラウンドに対応するヒストグラムの山がイ
メージセンサの総画素数Ｎの約1/40の頻度となる濃度レ
ベルのうち画像の信号側の濃度レベルに一定の濃度レベ
ルを加算または減算した濃度レベルに設定するものであ
るから、バックグラウンドに対応するヒストグラムの山
の裾野に近い位置を基準にして下地ノイズカットレベル
を決めることができる。従ってこのヒストグラムの山の
幅が変動してもその影響を大きく受けることなく下地ノ
イズカットレベルを決めることができ、画像が変っても
常に適正なレベルに下地ノイズカットレベルを設定でき
る。このためボケ修正後の二値化処理において、この下
地ノイズカットレベルがバックグラウンドに近すぎてノ
イズを十分除去できなかったり、反対にバックグラウン
ドレベルから離れすぎて画像信号のダイナミックレンジ
を犠牲にする、等の不都合が発生せず、高画質の二値化
処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はその
具体例の概念図、第３Ａ〜３Ｃ図は処理過程の信号波形
を示す図、第４図は３×３のマトリックスを示す図、第
５図はヒストグラムを示す図、第６図は他の実施例のブ
ロック図、第７Ａ〜７Ｄ図は各部の出力波形図である。 ２０……イメージセンサ、 ２４……ヒストグラム手段、 ２８……下地ノイズカット回路、 ａ……画像信号、 ｂ……下地ノイズカットレベル、 ｄ……バックグラウンドレベル、 ｆ，ｊ……二値化レベル、 Ａ……ヒストグラム。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィルム投影画像をイメージセンサで走査
   して得られる画像信号をそのバックグラウンドレベルに
   近い下地ノイズカットレベルによりスライスしてバック
   グラウンドのノイズを除去した後、ボケ修正を行って画
   像信号を尖鋭化し、さらに所定の二値化レベルにより二
   値化する画像信号処理方法において、 前記画像信号の濃度に対するヒストグラムを求め、この
   ヒストグラムのバックグラウンドに対応する山が前記イ
   メージセンサの総画素数の約1/40の頻度となる濃度レベ
   ルのうち画像を含む濃度レベル側の濃度レベルに一定濃
   度レベルを加算または減算した濃度レベルを前記下地ノ
   イズカットレベルとすることを特徴とする画像信号処理
   方法。
2. 【請求項２】ボケ修正は、高域強調フィルタを用いて行
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像信
   号処理方法。
3. 【請求項３】二値化レベルは、前記画像信号を平滑化し
   た後、この平滑化信号を圧縮し、さらにレベルシフトを
   行うことにより得られることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の画像信号処理方法。
4. 【請求項４】平滑化はメディアンフィルタを用いて行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の画像信号
   処理方法。
5. 【請求項５】フィルム投影画像はネガフィルムにより得
   られる投影像であり、前記下地ノイズカットレベルは、
   バックグラウンドに対するヒストグラムの山の高濃度レ
   ベル側のすそ野付近に設定されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の画像信号処理方法。
6. 【請求項６】フィルム投影画像はポジフィルムにより得
   られる投影像であり、前記下地ノイズカットレベルはバ
   ックグラウンドに対するヒストグラムの山の低濃度レベ
   ル側のすそ野付近に設定されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像信号処理方法。