JPS6181075A - 画像信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像信号特性の非線形処理を行い、かつレベ
ル処理及び（又は）傾き処理をするものであり、具体的
な例としては画像の／飄−ドコピーを得る際に、特定の
濃度階調特性を得るため画像信号を非線形処理し、かつ
全体の濃度レベルを増減する処理と、濃度階調の傾きを
調整する処理を行う画像信号処理方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 例えば、医用写真などのハードコピーを使用して画像診
断を行うに際して、画像の濃度やその階調が適正でない
と、重要な疾患部を見逃したり誤診をすることがある。

画像のハードコピーの階調特性は銀塩フィルムではＨＤ
特性、電子写真ではＶＤ特性として知られている。一般
には、画像信号とハードコピー濃度との関係は、非線形
特性の影響を受けて直線関係ではない、ただし、ＨＤ特
性又はＶＤ特性の直線性の良好な部分だけを使用すれば
直線関係が得られるが、濃度のダイナミックレンジが狭
くなり、コントラストの乏しいハードコピーとなる。

このため従来では、画像信号にＨＤ特性又はＶＤ特性の
逆特性の非線形処理を施し、直線関係）酬　　　　が得
られるようにしている。また、ＣＲＴから１１′　　　
　　　ハードコピーを撮影する場合には、非線形処理を
施した後に、ハードコピーの全体濃度を変えるために輝
度調整によるレベル処理や、直線関係の傾きを変えるた
めにコントラスト調整による傾き処理を行っている。し
かし、このように非線形処理をしてから前述のレベル処
理や傾き処理を実施すると、画像信号とハードコピー濃
度との直線関係は再び崩れてしまうことになる。

第３図は従来装着の例であって、デジタル化された画像
信号Ｎを信号処理し、光変調によりハードコピーを得る
装置である０画像信号ＮはＲＯＭ（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ
　Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＡ　Ｍ　（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃ
ｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）から成る変換ルックアップテー
ブル１１により出力Ｖとして非線形処理がなされた後に
、Ｄ／Ａコンバータ１２でアナログ信号に変換され、オ
ペアンプ１３、抵抗Ｒ１、可変抵抗ＶＲＩ、ＶＲ２で構
成されるアンプによって傾き処理がなされ、オペアンプ
１４と可変抵抗ＶＲ３、ＶＲ４で構成ｇｉ６７７：ｒ＜
、ｅｕ　ｖ＜ル’ｓ＊ｂ＜ｆｔｇｎ−ｃ５１１：’１ｍ
　　　ｉｆ器１５を駆動する。そして、光源１６から出
射した光は、光変調器１５によりオペアンプ１４の出力
信号に従って露光着工として変調されフィルム１７を露
光する。なお、ｓｌｏ　、　Ｓｌｌはスイッチ素子であ
り、可変抵抗ＶＲＩ　、　ＶＲ２、ＶＲ３、ＶＲ４ニ予
め設定されている値を選択し、傾き処理及びレベル処理
をそれぞれ行うものであるが１本発明とは木質的には関
係がない。

ここで、画像信号Ｎはデジタル信号に限らず。

変換テーブル１１をアナログ回路で構成すれば、画像信
号Ｎにアナログ信号の使用が可能となりＤ／Ａコンバー
タ１２を必要としないが、特定の非線形特性をアナログ
回路で実現することは容易ではない。また、オペアンプ
１４の出力は光変調器１５ではなくＣＲＴなどに対して
も可能であるし、フィルム１７は電子写真感光体でもよ
い。

第４図は第３図の例における信号及び濃度特性を示して
おり、Ｄ／Ａコンバータ１２、オペアンプ１３．１４、
光変調器１５の特性を直線とするものであり、Ｎは入力
画像信号、■は非線形処理後の信号、工は露光量の対数
、Ｄはハードコピー濃度を表している。変換テーブル１
１の特性を第■象限、Ｄ／Ａコン八−へ１２、オペアン
プ１３．１４．光変調器１５全体の特性を第■象限、フ
ィルム１７のＨＤ特性を第■象限とすると、入力画像信
号Ｎと出力濃度りの関係は第■象限に示される。ただし
、ＨＤ＃性は簡単のためにかぶり濃度を無視している。

このＨＤ特性を任意の非線形の関数ｆ　（Ｉ）として近
似すると、 Ｄ＝ｆ　（Ｉ）　　　　　　　　　　・・・（１）と表
すことができる。ここで、 Ｎ＝ｆ（Ｖ）　　　　　　　　　　・・・（２）とする
と、第■象限のＶ／Ｉ特性は直線であるから、 Ｉ＝Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３
）となり、（１）式は。

Ｄ＝ｆ（Ｖ）　　　　　　　　　　・・・（４）となり
、（１）式及び（４）式から、 Ｄ＝Ｎ　　　　　　　　　　　　・・・（５）となる、
従って、変換テーブル１１には（２）式のような特性、
即ちフィルム１７のＨＤ特性の逆特性を持った変換デー
タを格納しておけばよいことになる。

ここまでの説明は第４図（ａ）に該当し、画像信号Ｎの
入力値Ｎｌは変換テーブル１１によりＶｌに変換され、
Ｄ／Ａコンバータ１２、オペアンプ１３．１４、光変調
器１５において露光層Ｉｌとなり、フィルム１７上で濃
度Ｄ１となる。これは、第４図（ａ）において第■象限
と第■象限が対称であれば、第Ｉ象限は第■象限と対称
になることから直感的に理解できる。

ここで、フィルム１７の全体の濃度レベルを上げようと
して可変抵抗ＶＲ３を調整したとすると、Δ工を調整量
として（３）式は、 ｒ＝ｖ＋Ａｒ　　　　　　　　　・・・（６）となり、
（１）式は。

Ｄ＝ｆ（Ｖ＋ΔＩ）　　　　　・・・（７）となって、
ｆ　（Ｖ）は非線形であるから画像信号Ｎと得られるハ
ードコピー濃度りの間には直線関係が得られなくなる。

第４図（ｂ）はこのことを示しており、可変抵抗ＶＲ３
を調整することにより、Ｖ／ｒ特性は破線で示すように
入力Ｖ２に対する出力■２が増加し、Ｎ／Ｄ特性も破線
で示すように非線形的に上昇し直線ではなくなる。この
ことは、Ｖ／Ｉ特性が破線のようになることによって、
Ｄ−Ｖ軸がＤ’−Ｖ’軸のようにＡＩだけ移動すること
と等価であり、このＤ’−Ｖ’軸に対しては第Ｈ象限と
第■象限の対称性が崩れるため、第１象限、第■象限も
対称ではなくなるということからも理解できる。

同様にして、フィルム１７の階調特性の傾きを大きくし
ようとして可変抵抗ＶＲＩを調整すると、傾きの調整値
をＣとして（３）式は、 Ｉ＝Ｃ・Ｖ　　　　　　　　　・・・（８）となり、（
１）式は、 Ｄ＝ｆ（ＣΦＶ）　　　　　　・・・（９）となる。ｆ
　（Ｖ）は非線形であるから、Ｎ／Ｄ特性の直線関係は
得られなくなる。第４図（Ｃ）はこのことを示していて
、可変抵抗ＶＲＩを調整した場合のＶ／Ｉ特性は破線の
ようになる。この場合はＶ／Ｉ特性が傾いた分だけＤ−
Ｖ軸、Ｉ−Ｎ軸が傾いたことと等価であり、傾いたＤ″
−■”軸。

ｒ”−Ｎ″佃１１１１に対しては第Ｈ象限と男〃象限の
対称性が崩れるため、第１＆限、第■象限も対称ではな
くなるということからも同様に理解でき、入力画像信号
値Ｎ３に対応した非線形の濃度Ｄ３が得られる。

また、第４図（ｄ）は変換テーブル１１、Ｄ／Ａコンバ
ータ１２、オペアンプ１３．１４、光変調器１５全部の
特性を第釘象限に表し、可変抵抗ＶＲ３を調整してＮ／
Ｉ特性のレベル処理した場合であり、この（ｄ）からは
第■象限、第■象限の対称性が崩れ、入力画像信号値Ｎ
４に対する濃度はＤｌからＤ４になり、Ｎ／Ｄ特性が直
線ではなくなるということが理解できる。

このように従来装置では、レベル処理、傾き処理を行う
と、入力画像信号と出力バードコピーの濃度との特性が
変化してしまうという大きな欠点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来装置の欠点を除去し、レベ
ル処理、傾き処理をしても入出力特性が変化することの
ない画像信号処理方法を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、画像信号
特性の非線形処理と画像信号特性のレベル処理又は傾き
処理を行う場合において、前記非線形処理を行うに先立
ち、前記画像信号特性のレベル処理又は（及び）傾き処
理を行うことを特徴とする画像信号処理方法である。

［発明の実施例］ 本発明に係る方法を第１図、第２図に図示の実施例に基
づいて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る方法を実施するための構成例を示
し、１．２．３はそれぞれＲＡＭから成る変換ルックア
ップテーブルであり、変換テーブル１は傾き処理用、変
換テーブル２はレベル処理用２変換テーブル３は非線形
処理用である。各変換テーブル１．２．３の入力側には
、それぞれ切換スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が設けら
れており、切換スイッチ素子Ｓ１は画像信号Ｎとマイク
ロコンピユータのアドレスラインからのアドレスイｄ号
−へ〇とを択一的に切換え、切換スイッチ素子Ｓ２は変
換テーブルｌの出力とアドレス信号Ａｎとを切換え、切
換スイッチ素子Ｓ３は変換テーブル２の出力と７ドレス
信号ＡＤとを切換えるようになっている。また、各変換
テーブル１．２，３の内容はコンピュータのデータライ
ンからのデータ信号ＤＴに書換え可能とされ、各データ
ラインにはそれぞれスイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６が設
けられている。変換テーブル３からの出力は、Ｄ／Ａコ
ンバータ４を介して光変調器５に接続され、光源６から
の出射光を変調してフィルム７を露光するように構成さ
れている。

ここで画像のハードコピーを取る場合は、切換スイッチ
素子Ｓｌは接点Ｓｌａ　、　Ｓ２はＳ２ａ　、　Ｓ３は
Ｓ３ａ側に結合し、スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６はオ
フにする。デジタル画像信号Ｎは変換テーブル１．２゜
珈　　　　３でそれぞれ傾き処理、レベル処理、非線形
処理！　　　　がなされ、変換テーブル３の出力はＤ／
Ａコンバータ４、光変調器５を介して光源６からの光を
変調し、フィルム７で画像のハードコピーが９１１られ
る。

ハードコピーの濃度階調の傾きを変える場合、濃度レベ
ルを変える場合、更に非線形処理の特性を変える場合に
は、それぞれ切換スイッチ素子Ｓ１を接点Ｓｌｂ　、Ｓ
２をＳ２ｂ　、　Ｓ３をＳ３ｂに結合し、スイッチ素子
Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６をそれぞれオンにする。接点Ｓｌｂ　
、　Ｓ２ｂ　、　Ｓ３ｂを結合することにより、変換テ
ーブル１．２．３はアドレスラインに接続し。

スイッチ素子Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６のオンによってデータラ
インからのデータ信号ＤＴにより変換テーブルｌ、２．
３の内容の書換えられる。この第１図の実施例でも、第
３図の場合と同様にＤ／Ａコン／＜−タ４の出力により
ＣＲＴを駆動することも可能であり、フィルム７は電子
写真であってもよい。

第２図はこの一場合の信号及びＩＩａ度の関係を示して
おり、（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）はそれぞれ第４
図　１１（ａ）　、　（ｂ）　、　　（ｃ）に対応して
いる。Ｎ、工、Ｄはシ 第４図の場合と同様であり、第１図の実施例では変換テ
ーブル１，２で処理された信号をＭとし、変換テーブル
３の出力ＶはＤ／Ａコン八−へ４゜光変調器５が直線特
性を有すると仮定すればＭと等価であり省略ができる。

第３図、第４図で説明した従来装置においては、非線形
処理の後にレベル処理、傾き処理がなされるため、非線
形処理の特性が第■象限であったが、本実施例では非線
形処理がレベル処理、傾き処理の後になされるため、レ
ベル処理及び傾き処理の特性を第２図の第■象限、非線
形処理の特性を第■象限に書くことができる。

この場合は（１）式は先と同様であり、（２）式は、 Ｍ＝ｆ　（１）　　　　　　　　　・・・（ｌＯ）とな
る、変換テーブル１．２の特性、即ち第■象限のＮ７Ｍ
特性は直線であるから、 Ｍ＝Ｎ　　　　　　　　　　　　・・・（１１）であり
、（１）　、　（１０）、（１１）式から（５）式、即
ち、 Ｄ＝Ｎ　　　　　　　　　　　　・・・（１２）が成立
する。

従来例を示す第４図では、第ｒ象限と第■象限、第■象
限と第■象限とがそれぞれ対称であったのに対し、第２
図では第■象限と第■象限、第■象限と第■象限とがそ
れぞれ対称となる。従って、第■象限をどのように変化
させても、第■象限、第■象限のＩ−Ｎ軸に対する線対
称の関係は変化しないから、第ｒ象限は第■象限とＩ−
Ｎ軸に対して線対称となることが第２図（ａ）から直感
的に理解できる。

ここで、変換テーブル２の内容を書換えて、フィルム７
の濃度レベルを大きくしようとすると、（１１）式は調
整量をΔＭとして、Ｍ＝Ｎ＋ΔＭ　　　　　　　　・・
・（１３）となり、（１）　、　（１ｏ）、（１３）式
から、Ｄ＝Ｎ＋ΔＭ　　　　　　　　・・・（１４）と
なる、ただし、ここでは物理量としての単位系は考處し
ていない。

即ち、第２図（ｂ）に示すように第■象限におけるＮ７
Ｍ特性が破線のように変化し、画像信号ＮｌかΔＭ増加
した出力信号Ｍ２となり、第■象限における非線形のＭ
／Ｉ特性により露光量■２となり、更にＭ／Ｉ特性と線
対称の第■象限のＨＤ特性によってＤｌよりも、！ｌＩ
Ｄ増加した潤度Ｄ２が得られ、Ｎ／Ｄ特性は直線関係が
保持されることになる。

同様に変換テーブル１の内容を書換えて、フィルム７の
濃度階調の傾きを大きくしようとすると、（１１）式は
調整量をＣとして、 Ｍ＝Ｃ・Ｎ　　　　　　　　　・・・（１５）となり、
　　（１）　、　（１０）、（１５）式から、Ｄ＝Ｃ＠
Ｎ　　　　　　　　　　・・・（１６）が得られる。こ
の場合を第２図（ｃ）に示し、第■象限においてＮ７Ｍ
特性の傾きが破線のように変化しても、画像信号Ｎｌは
旧→信号Ｈ３→露光量工３→濃度Ｄ３と変換され、Ｎ／
Ｄａ性は同様に直線関係に保たれることが判る。

また、レベルと傾きの双方を変えると（１１）式％式％
（１７） となり、（１）　、　（ＩＱ）、（１７）式から、Ｄ＝
Ｃ＠　Ｎ＋ＡＭ　　　　　　　　　　　・・・（１８）
となる。この場合を第２図（ｄ）に示しており、第■象
限においてＮ７Ｍ特性がレベル、傾き共に変化しても、
画像信号Ｎ４は旧→信号Ｍ４→露光１１４＋濃度Ｄ４と
変換され、Ｎ／Ｄ特性は直線関係となる。

従って、（１７）式に示すような処理を１つの変換ルッ
クアップテーブルで行えば、レベル処理と傾き処理は同
一の変換ルックアップテーブルで実施でき、変換テーブ
ルｌ、２は１つにできる。

上述の実施例では光変調器５を直線特性であるとしたが
、音響光学素子などは直線特性を有していない、この場
合は、非線形処理用の変換ルックアップテーブル３にＨ
Ｄ特性と音響光学素子の特性を合成し、その逆特性を入
力しておけばよい。

また、ＨＤ特性の逆特性の変換テーブルと、音響光学素
子の特性の逆特性の変換テーブルとをそれぞれ別個に設
けることも可能である。

また、上述の実施例では非線形処理を直線特性に補正す
る例を述べたが、出力は任意の特性とすることができ、
第２図における対称性から、第■象限の出力は第■象限
の特性と対称になる。従って、本発明は画像のハードコ
ピーを取る場合にのみ適用されるだけではなくその応用
範囲は広い。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る画像信号処理方法によ
れば、非線形処理をして得られる特性を変化させること
なく、画像信号特性のレベル、傾きを任意に調整するこ
とができる。また、レベル処理、傾き処理を書換え可能
な変換ルックアップテーブルで行えば、ハードウェアを
増大することなく処理を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図は本発明に係る画像信号処理方法の一実
施例を示すものであり、第１図は本方法を実現するため
のブロック回路構成図、第２図（ａ）〜（ｄ）はその信
号と濃度との関係図、第３図は従来の画像信号処理装置
のブロック回路構成図、第４図（ａ）〜（ｄ）は第３図
における信号と濃度との関係図である。 符号１．２．３は変換ルックアップテーブル、４はＤ／
Ａコンバータ、５は光変調器、６は光源、７はフィルム
である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代　理　人　弁理士　日　比　谷　征　奏エ　゛。 （ニー２−一 第１図 第２図 （Ｇ） 第４図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像信号特性の非線形処理と画像信号特性のレベル
   処理又は傾き処理を行う場合において、前記非線形処理
   を行うに先立ち、前記画像信号特性のレベル処理又は（
   及び）傾き処理を行うことを特徴とする画像信号処理方
   法。 ２、前記非線形処理は銀塩フィルムのＨＤ特性又は電子
   写真のＶＤ特性を補正するものとした特許請求の範囲第
   １項に記載の画像信号処理方法。 ３、前記非線形処理は音響光学素子の特性を補正するも
   のとした特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の画像
   信号処理方法。 ４、前記非線形処理及びレベル処理及び傾き処理は、そ
   れぞれ別個の変換ルックアップテーブルによって行うよ
   うにした特許請求の範囲第１項に記載の画像信号処理方
   法。 ５、前記レベル処理及び傾き処理を同一の変換ルックア
   ップテーブルによって行うようにした特許請求の範囲第
   １項に記載の画像信号処理方法。 ５、前記ＨＤ特性及び前記音響光学素子の特性の補正を
   それぞれ別個の変換ルックアップテーブルによって行う
   ようにした特許請求の範囲第３項に記載の画像信号処理
   方法。 ７、前記変換ルックアップテーブルは書換え可能とした
   特許請求の範囲第４項又は第５項又は第６項に記載の画
   像信号処理方法。