輪郭強調装置
【課題】ざらつきや黒つぶれを防止しつつ、輝度信号のエッジ強調を行う。
【解決手段】ノイズ除去部３３は、３×３フィルタを用いて、入力輝度信号Ｙ０からノイズを除去したノイズ除去信号Ｆ１を生成する。エッジ抽出部３５は、５×５フィルタを用いて、入力輝度信号Ｙ０のエッジを抽出し、各画素の広範囲エッジ成分Ｅ２を得る。ゲイン調整部４５において第１調整部３８は、入力輝度信号Ｙ０の輝度値に応じて、各画素の初期ゲインＫ１を設定する。第２調整部３９は、各画素の広範囲エッジ成分Ｅ２の値に応じて、初期ゲインＫ１を調整し、修正ゲインＫ２を得る。乗算器３７は、広範囲エッジ成分Ｅ２に修正ゲインＫ２を乗じ、調整済エッジ成分Ｆ２を得る。加算器３６は、ノイズ除去信号Ｆ１と調整済エッジ成分Ｆ２とを加算して各画素の処理済輝度信号Ｙ’を生成する。
【解決手段】ノイズ除去部３３は、３×３フィルタを用いて、入力輝度信号Ｙ０からノイズを除去したノイズ除去信号Ｆ１を生成する。エッジ抽出部３５は、５×５フィルタを用いて、入力輝度信号Ｙ０のエッジを抽出し、各画素の広範囲エッジ成分Ｅ２を得る。ゲイン調整部４５において第１調整部３８は、入力輝度信号Ｙ０の輝度値に応じて、各画素の初期ゲインＫ１を設定する。第２調整部３９は、各画素の広範囲エッジ成分Ｅ２の値に応じて、初期ゲインＫ１を調整し、修正ゲインＫ２を得る。乗算器３７は、広範囲エッジ成分Ｅ２に修正ゲインＫ２を乗じ、調整済エッジ成分Ｆ２を得る。加算器３６は、ノイズ除去信号Ｆ１と調整済エッジ成分Ｆ２とを加算して各画素の処理済輝度信号Ｙ’を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡スコープ等の撮像装置で得られた画像に対して輪郭強調を行うための輪郭強調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置において撮像素子で得られた画像信号は、一般的に、画像の特徴を強調するために輪郭強調が施された上でモニタ等に表示される。輪郭強調は、例えば周辺画素と輝度差が相対的に大きい画素の輝度信号を相対的に大きく強調し、これにより撮影対象物の輪郭を明瞭に表示する。
【０００３】
内視鏡装置では、照明光を殆ど反射しない管腔内部や、照明光を多く反射する水が溜まった部分が撮影されるため、例えば１つの撮影画像上に暗部、高輝度部、及び低輝度部が表示されることがある。これら暗部、高輝度部、及び低輝度部においては、輪郭強調によってノイズが増幅され、画面上にざらつきが表わされることがある。また、高輝度部は輪郭強調によって、その周辺部に黒つぶれが発生することがある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ノイズ増幅を抑えつつ、輪郭強調を行うための輪郭強調装置が開示される。この輪郭強調装置では、比較的広い画素領域（例えば、５×５）が参照されるエッジ強調によって、輝度信号からエッジ成分が抽出されるとともに、比較的狭い画素領域（３×３）が参照されて、輝度信号からノイズが除去されてノイズ除去信号が得られる。そして、これらエッジ成分及びノイズ除去信号が加算されて、処理済輝度信号が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８８９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のようにエッジ成分にノイズ除去信号を加算しただけでは、撮影画像上に発生するざらつきや黒つぶれを十分に防止することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、内視鏡スコープ等で得られた撮影画像で発生するざらつきや黒つぶれ等を、有効に防止することが可能な輪郭強調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る輪郭強調装置は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整手段と、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、ゲイン調整手段は、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを相対的に大きく設定し、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを相対的に小さく設定することを特徴とする。
【０００９】
相対的に低輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど大きく設定されるとともに、相対的に高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど小さく設定されることが好ましい。
【００１０】
また、ゲイン調整手段によって相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に高輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いほうが良い。さらに、ゲイン調整手段によって相対的に中輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いほうが良い。
【００１１】
ゲイン調整手段は、相対的に低輝度であって、かつ輝度値が所定値より低い注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを０に設定することが好ましい。一方、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１に設定するとともに、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１未満に設定する。
【００１２】
ゲイン調整手段は、注目画素が、その注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い場合、例えば注目画素のゲインに１未満の係数を乗じることにより、注目画素のゲインを小さくするゲイン調整も行うことが好ましい。この場合、注目画素が周辺画素の輝度より低いか否かは、広範囲エッジ成分を用いて判断することが好ましい。すなわちゲイン調整手段は、上記広範囲エッジ成分が０未満である場合に、その注目画素のゲインを小さくすることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る別の態様の輪郭強調装置は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整手段と、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、上記ゲイン調整手段は、注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインを相対的に小さくするとともに、周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインを相対的に大きくすることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る輪郭強調方法は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整ステップと、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、ゲイン調整ステップでは、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインが相対的に大きく設定され、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインが相対的に小さく設定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る別の態様の輪郭強調方法は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、ゲイン調整ステップでは、注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインが相対的に小さくされるとともに、周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインが相対的に大きくされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、輝度信号のノイズを除去しつつ、各注目画素の輝度値に応じてエッジ成分のゲインを調整することにより、撮影画像上のざらつきや黒つぶれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における内視鏡システムのブロック図である。
【図２】輪郭強調ブロックをさらに詳細に示すブロック図である。
【図３】微小領域における画素を示すための図である。
【図４】第１フィルタのオペレータを示すための図である。
【図５】広範囲領域における画素を示すための図である。
【図６】第２フィルタのオペレータを示すための図である。
【図７】ルックアップテーブルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態である画像輪郭強調装置を備えた内視鏡システムを示す。内視鏡システムは、スコープ１０およびプロセッサ２０から構成される。スコープ１０は被写体から画像信号を得るための撮像装置であり、プロセッサ２０はスコープ１０によって得られた画像信号を処理して観察画像として出力するための画像処理装置である。
【００１９】
スコープ１０は、イメージセンサ１１を有し、イメージセンサ１１では被写体からの光によって画像が結像され、結像画像からアナログ画像信号が生成される。イメージセンサ１１は、タイミングジェネレータ１６によって画像信号の読込・読出タイミングが制御される。
【００２０】
アナログ画像信号は、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１２でデジタル信号に変換され、次いで色補間ブロック１３で色補間が行われる。色補間が行われたアナログ画像信号は、マトリックス変換ブロック１４でマトリックス変換が施され、ＲＧＢ信号としてＹＣ変換ブロック１５に入力される。ＲＧＢ信号は、ＹＣ変換ブロック１５において、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ、Ｃｒに変換される。輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、プロセッサ２０に送られる。
【００２１】
プロセッサ２０はＣＰＵ２１を有し、ＣＰＵ２１によってプロセッサ２０内の各ブロックの動作が制御される。プロセッサ２０に送られた輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、ノイズ除去ブロック２２でＬＰＦ（ローパスフィルタ）等によって色ノイズの除去が施された後、輝度信号Ｙが輪郭強調ブロック２３で後述するエッジ強調が施される。色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、輪郭強調ブロック２３で輪郭強調は施されない。
【００２２】
色差信号Ｃｂ、Ｃｒ、及びエッジ強調が施された輝度信号Ｙは、ＲＧＢ変換ブロック２４でＲＧＢ信号に変換される。ＲＧＢ信号は、スケール調整ブロック２５で画像サイズが調整された後、カラーマネージメントブロック２６で出力機器に応じた色調整が行われ、モニタ２７又はプリンタ２８に観察画像として出力される。
【００２３】
図２は、輪郭強調ブロック２３の詳細を示すブロック図である。輪郭強調ブロック２３は、ノイズ除去部３３、エッジ抽出部３５、ゲイン調整部４５、及び加算器３６を備える。なお、以下の説明においては、輪郭強調ブロック２３に入力された輝度信号Ｙは、入力輝度信号Ｙ０とすると共に、輪郭強調ブロック２３においてエッジ強調が施された輝度信号Ｙを処理済輝度信号Ｙ’として説明する。
【００２４】
ノイズ除去部３３は、第１ラインメモリブロック４１、第１フィルタ３１、及び減算器３２を備える。入力輝度信号Ｙ０は、ノイズ除去部３３において、画素毎に順次第１ラインメモリブロック４１及び減算器３２に入力される。第１ラインメモリブロック４１は、３×３領域の入力輝度信号Ｙ０が第１フィルタ３１に同時に入力可能なように、少なくとも３ライン分の入力輝度信号Ｙ０を一時的に格納する。
【００２５】
第１フィルタ３１には、図３に示すように、第１ラインメモリブロック４１から各画素（注目画素Ｐ０）を中心とした３×３領域（微小領域）Ｒ１内の入力輝度信号Ｙ０が順次入力される。すなわち、第１フィルタ３１には、各注目画素Ｐ０、及び微小領域Ｒ１においてその注目画素Ｐ０の周辺に位置する周辺画素の入力輝度信号Ｙ０が、同じタイミングで第１フィルタ３１に入力される。
【００２６】
第１フィルタ３１は、入力された注目画素Ｐ０及びその周辺画素に関する入力輝度信号Ｙ０を用いて、エッジ強調を行い、注目画素Ｐ０のエッジ成分（微小範囲エッジ成分Ｅ１）を抽出する。第１フィルタ３１は、図３、４に示すように、入力された周辺画素のうち、注目画素Ｐ０の垂直方向及び鉛直方向に位置する第１特定周辺画素Ｐ１の入力輝度信号Ｙ０を用いてエッジ強調を行うラプラシアンフィルタであって、２次微分によって注目画素Ｐ０の微小範囲エッジ成分Ｅ１を検出する。
【００２７】
微小範囲エッジ成分Ｅ１は減算器３２に入力され、減算器３２では、各注目画素Ｐ０について、入力輝度信号Ｙ０から微小範囲エッジ成分Ｅ１が減ぜられて、各注目画素Ｐ０のノイズ除去信号Ｆ１が生成される。
【００２８】
エッジ抽出部３５は、第２ラインメモリブロック４２と第２のフィルタ３４を備える。エッジ抽出部３５に入力された入力輝度信号Ｙ０は、画素毎に順次、第２ラインメモリブロック４２に入力され、第２ラインメモリブロック４２に一時的に格納される。第２ラインメモリブロック４２は、５×５領域の入力輝度信号Ｙ０が第２フィルタ３４に同時に入力可能なように、少なくとも５ライン分の入力輝度信号Ｙ０を格納する。
【００２９】
第２フィルタ３４には、図５に示すように、第２ラインメモリブロック４２から各画素（注目画素Ｐ０）を中心とした５×５領域（広範囲領域）Ｒ２内の入力輝度信号Ｙ０が順次入力される。すなわち、第２フィルタ３４には、各注目画素Ｐ０、及び広範囲領域Ｒ２においてその注目画素Ｐ０の周辺に位置する周辺画素の入力輝度信号Ｙ０が、同じタイミングで第２フィルタ３４に入力される。
【００３０】
第２フィルタ３４は、入力された注目画素Ｐ０及びその周辺画素の入力輝度信号Ｙ０を用いて、エッジ強調を行い、注目画素Ｐ０のエッジ成分（広範囲エッジ成分Ｅ２）を抽出する。本実施形態において第２フィルタ３４は、図６に示す５×５ラプラシアンフィルタであって、２次微分によって広範囲エッジ成分Ｅ２を検出する。このように、エッジ強調部３５では、微小領域Ｒ１より広い広範囲領域Ｒ２において注目画素Ｐ０の周辺に位置する第２の周辺画素が用いられて、エッジ強調が行われる。
【００３１】
ここで、第２フィルタ３４は、広範囲領域Ｒ２内の周辺画素のうち、特定の画素（第２特定周辺画素Ｐ２）の入力輝度信号Ｙ０を用いてエッジ強調を行うものである。第２特定周辺画素Ｐ２は、図５、６から明らかなように、注目画素Ｐ０に対して垂直方向及び水平方向に位置する画素、及び注目画素Ｐ０を中心とする３×３領域において注目画素Ｐ０の斜め四方に位置する画素である。なお、第２フィルタ３４は、図６から明らかなように、他の周辺画素Ｐ２よりも、注目画素Ｐ０に近接する周辺画素Ｐ２（３×３領域内で垂直方向及び水平方向に位置する画素）の輝度値を、より強く参照するものである。
【００３２】
ゲイン調整部４５は、第１及び第２調整部３８、３９、乗算器３７、及びルックアップテーブル（以下、ＬＵＴとする）を格納するメモリ４０を備え、広範囲エッジ成分Ｅ２のゲイン調整を行う。
【００３３】
図７は、ＬＵＴを示すグラフであって、横軸を入力輝度信号Ｙ０の輝度値、縦軸を初期ゲインＫ１としたものである。ＬＵＴは、図７に示すように、各輝度値と、その各輝度値に対応した初期ゲインＫ１の値の関係を示すものである。なお、図７では、入力輝度信号Ｙ０が１０ビットで、初期ゲインＫ１が０〜１で示される。
【００３４】
図２に示すように第１調整部３８には、各注目画素の入力輝度信号Ｙ０が順次入力される。第１調整部３８は、その入力輝度信号Ｙ０の輝度値に対応した値をＬＵＴから読み出し、その値を各注目画素の初期ゲインＫ１として第２調整部３９に出力する。
【００３５】
図７に示すようにＬＵＴでは、輝度値１〜２０では初期ゲインＫ１が０に定められる。輝度値が２０を超えると、輝度値が大きくなる毎に初期ゲインＫ１は０より漸次大きく定められ、輝度値２００で１まで大きくなり、輝度値２００〜１０００では、初期ゲインＫ１は１に維持される。輝度値が１０００を超えると、輝度値が大きくなる毎に初期ゲインＫ１は１から漸次小さくなり、輝度値（最大値）１０２４で初期ゲインＫ１は約０．６となる。
【００３６】
したがって、第１調整部３８では、輝度値が１９９以下であって、注目画素Ｐ０が相対的に低輝度と判断された場合、その注目画素Ｐ０の初期ゲインＫ１は０以上１未満に設定される。このとき、注目画素Ｐ０がさらに輝度値２０以下となって実質的に暗部とみなされる場合には、初期ゲインＫ１は０に設定される。また、注目画素Ｐ０の輝度値が２０より大きい場合には、輝度値が高いほど初期ゲインＫ１は大きい値に設定される。
【００３７】
一方、輝度値が２００〜１０００であって、注目画素Ｐ０が相対的に中輝度と判断された場合、その注目画素Ｐ０の初期ゲインＫ１は１に設定される。さらに、輝度値が１００１以上であって、注目画素Ｐ０が相対的に高輝度と判断された場合、その注目画素Ｐ０の初期ゲインＫ１は１未満に設定される。このとき、初期ゲインＫ１は注目画素の輝度値が高いほど小さい値に設定される。
【００３８】
なお、本実施形態のＬＵＴでは、低輝度であると定められる範囲（低輝度範囲）は１〜１９９であって、高輝度であると定められる範囲（高輝度範囲：１００１〜１０２４）よりも広い。さらに、中輝度であると定められる範囲は２００〜１０００であって、低輝度範囲よりも広い。そして、輝度値２１以上の低輝度範囲（２１〜１９９）における、輝度値の増加量に対する初期ゲインＫ１の増加量（増加率）は、高輝度範囲における輝度値の増加量に対する初期ゲインの減少量（減少率）よりも小さくなる。
【００３９】
第２調整部３９には、各注目画素Ｐ０についての初期ゲインＫ１及び広範囲エッジ成分Ｅ２が順次入力される。第２調整部３９では、各注目画素Ｐ０の広範囲エッジ成分Ｅ２の値に応じて、初期ゲインＫ１がさらに調整され、修正ゲインＫ２として出力される。
【００４０】
具体的には、広範囲エッジ成分Ｅ２が０未満である注目画素に関しては、初期ゲインＫ１に係数１／２が乗じられたものが修正ゲインＫ２として出力される。一方、広範囲エッジ成分が０以上である注目画素については、初期ゲインＫ１は調整されず、初期ゲインＫ１がそのまま修正ゲインＫ２として出力される。
【００４１】
広範囲エッジ成分Ｅ２は、注目画素Ｐ０が、その周辺画素（本実施形態では、第２特定周辺画素Ｐ２）よりも輝度値が大きいかどうかを表すパラメータであって、エッジ成分Ｅ２が０未満である場合、注目画素Ｐ０の輝度は、周辺画素の輝度よりも小さいこととなる。一方、エッジ成分Ｅ２が０以上の場合、注目画素Ｐ０の輝度は周辺画素の輝度以上である。すなわち、第２調整部３９では、注目画素Ｐ０の輝度が周辺画素より低い場合、その注目画素Ｐ０のゲインは相対的に小さくされるとともに、注目画素Ｐ０の輝度が周辺画素より高い場合、その注目画素Ｐ０のゲインは相対的に大きくされることになる。
【００４２】
なお、広範囲エッジ成分Ｅ２は、上記したように第２特定周辺画素Ｐ２のうち、注目画素に近接する画素を強く参照し、近接しない画素を弱く参照したものである。そのため、広範囲エッジ成分Ｅ２は、第２特定周辺画素Ｐ２の輝度値の加重平均値が、注目画素Ｐ０の輝度値よりも大きいか否かを示すものである。
【００４３】
修正ゲインＫ２は、同じ注目画素Ｐ０に関する広範囲エッジ成分Ｅ２と同じタイミングで乗算器３７に入力される。乗算器３７では、各注目画素Ｐ０について、広範囲エッジ成分Ｅ２に修正ゲインＫ２が乗ぜられ、調整済エッジ成分Ｆ２（＝Ｅ２×Ｋ２）が得られる。
【００４４】
加算器３６には、調整済エッジ成分Ｆ２とともに、同じ注目画素Ｐ０に関するノイズ除去信号Ｆ１が同じタイミングで入力され、これらが加算されて、各注目画素Ｐ０の処理済輝度信号Ｙ’が生成される。なお、色差信号Ｃｂ、Ｃｒはエッジ強調ブロック２３では処理が行われずに、ＲＧＢ変換ブロック２４（図１参照）に入力され、ＲＧＢ変換ブロック２４では処理済輝度信号Ｙ’及び色差信号Ｃｂ、ＣｒからＲＧＢ信号が生成される。
【００４５】
以上のように本実施形態では、第１調整部３８において、相対的に高輝度及び低輝度の画素についてのゲインが相対的に小さくされ、これら画素のエッジ強調が抑えられている。このようにエッジ強調が抑えられると、ノイズ除去部３３で輝度信号Ｙ０のノイズが除去されることと相俟って、高輝度部及び低輝度部におけるざらつきが抑制される。一方、撮影対象の特徴が表されることが多い中輝度画素については、ゲインが相対的に大きくされるため、撮影対象は十分な輪郭強調が施されて明確に表示されることになる。
【００４６】
また、低輝度部におけるざらつきは、輝度値が小さくなるほど大きくなり、輝度値が所定値以下であって暗部とみなされる部分では特に大きくなる。したがって本実施形態では、低輝度部において輝度値が小さいほどエッジ強調が抑えられ、かつ暗部でエッジ強調が掛けられないことにより、低輝度部におけるざらつきが適切に抑えられる。
【００４７】
また、ざらつきは、低輝度の場合、比較的広い輝度値範囲（例えば、０〜２００程度）にわたって発生する一方、高輝度の場合には、飽和値（１０２４）付近でしか発生しない。そのため、本実施形態では、低輝度部において広い輝度範囲（輝度値：０〜２００）にわたってエッジ強調が抑えられる一方、高輝度部では狭い輝度範囲（輝度値：１０００〜１０２４）のみでエッジ強調が抑えられている。
【００４８】
さらに第２調整部３９では、注目画素Ｐ０が周辺画素よりも低輝度である場合、その注目画素Ｐ０のゲインは小さくされている。このようにゲインが小さくされると、ノイズ除去部３３で輝度信号Ｙ０のノイズが除去されていることと相俟って、高輝度部の周りで黒つぶれが発生しにくくなる。
【００４９】
なお、撮影画像上に黒つぶれが発生しにくい場合等には、第２調整部３９が省略され、第１調整部３８から出力された初期ゲインＫ１が、広範囲エッジ成分Ｅ２に直接乗じられても良い。また、ざらつきが発生しにくい場合等には、第１調整部３８が省略され、第２調整部３９に入力される全てのゲインＫ１が１にされても良い。
【００５０】
また、上記高輝度範囲、中輝度範囲、低輝度範囲の数値範囲は一例であって、他の数値範囲に定められても良い。さらに、ゲインＫ１、Ｋ２は、以上の説明では、０〜１に設定されるが、整数のパラメータとして設定されても良い。この場合ゲインＫ１、Ｋ２は、例えば８ピット（０〜２５６）のパラメータとして設定され、２５６で除したものが乗算器３７に入力される。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１及び第２フィルタ３１、３４として、ラプラシアンフィルタ以外のフィルタが用いられても良く、例えば１次微分を行うためのフィルタが用いられても良い。また、ノイズ除去部で行われるノイズ除去としては、微小領域Ｒの輝度信号を用いてノイズを除去できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、微小領域Ｒ１の注目画素Ｐ０及び周辺画素Ｐ１の輝度信号の平均を求めることによってノイズが除去されても良い。またはその他のＬＰＦが用いられても良い。
【符号の説明】
【００５２】
３３ ノイズ除去部
３５ エッジ抽出部
３８ 第１調整部
３９ 第２調整部
４５ ゲイン調整部
Ｅ１ 微小範囲エッジ成分
Ｅ２ 広範囲エッジ成分
Ｆ１ ノイズ除去信号
Ｆ２ 処理済エッジ成分
Ｐ０ 注目画素
Ｐ１ 第１特定周辺画素
Ｐ２ 第２特定周辺画素
Ｒ１ 微小領域
Ｒ２ 広範囲領域
Ｙ０ 入力輝度信号
Ｙ’ 処理済輝度信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡スコープ等の撮像装置で得られた画像に対して輪郭強調を行うための輪郭強調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置において撮像素子で得られた画像信号は、一般的に、画像の特徴を強調するために輪郭強調が施された上でモニタ等に表示される。輪郭強調は、例えば周辺画素と輝度差が相対的に大きい画素の輝度信号を相対的に大きく強調し、これにより撮影対象物の輪郭を明瞭に表示する。
【０００３】
内視鏡装置では、照明光を殆ど反射しない管腔内部や、照明光を多く反射する水が溜まった部分が撮影されるため、例えば１つの撮影画像上に暗部、高輝度部、及び低輝度部が表示されることがある。これら暗部、高輝度部、及び低輝度部においては、輪郭強調によってノイズが増幅され、画面上にざらつきが表わされることがある。また、高輝度部は輪郭強調によって、その周辺部に黒つぶれが発生することがある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ノイズ増幅を抑えつつ、輪郭強調を行うための輪郭強調装置が開示される。この輪郭強調装置では、比較的広い画素領域（例えば、５×５）が参照されるエッジ強調によって、輝度信号からエッジ成分が抽出されるとともに、比較的狭い画素領域（３×３）が参照されて、輝度信号からノイズが除去されてノイズ除去信号が得られる。そして、これらエッジ成分及びノイズ除去信号が加算されて、処理済輝度信号が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８８９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のようにエッジ成分にノイズ除去信号を加算しただけでは、撮影画像上に発生するざらつきや黒つぶれを十分に防止することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、内視鏡スコープ等で得られた撮影画像で発生するざらつきや黒つぶれ等を、有効に防止することが可能な輪郭強調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る輪郭強調装置は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整手段と、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、ゲイン調整手段は、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを相対的に大きく設定し、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを相対的に小さく設定することを特徴とする。
【０００９】
相対的に低輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど大きく設定されるとともに、相対的に高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど小さく設定されることが好ましい。
【００１０】
また、ゲイン調整手段によって相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に高輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いほうが良い。さらに、ゲイン調整手段によって相対的に中輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いほうが良い。
【００１１】
ゲイン調整手段は、相対的に低輝度であって、かつ輝度値が所定値より低い注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを０に設定することが好ましい。一方、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１に設定するとともに、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１未満に設定する。
【００１２】
ゲイン調整手段は、注目画素が、その注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い場合、例えば注目画素のゲインに１未満の係数を乗じることにより、注目画素のゲインを小さくするゲイン調整も行うことが好ましい。この場合、注目画素が周辺画素の輝度より低いか否かは、広範囲エッジ成分を用いて判断することが好ましい。すなわちゲイン調整手段は、上記広範囲エッジ成分が０未満である場合に、その注目画素のゲインを小さくすることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る別の態様の輪郭強調装置は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整手段と、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、上記ゲイン調整手段は、注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインを相対的に小さくするとともに、周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインを相対的に大きくすることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る輪郭強調方法は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整ステップと、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、ゲイン調整ステップでは、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインが相対的に大きく設定され、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインが相対的に小さく設定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る別の態様の輪郭強調方法は、注目画素、及び微小領域において注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、注目画素、及び微小領域より広い広範囲領域において注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと、ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、ゲイン調整ステップでは、注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインが相対的に小さくされるとともに、周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインが相対的に大きくされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、輝度信号のノイズを除去しつつ、各注目画素の輝度値に応じてエッジ成分のゲインを調整することにより、撮影画像上のざらつきや黒つぶれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における内視鏡システムのブロック図である。
【図２】輪郭強調ブロックをさらに詳細に示すブロック図である。
【図３】微小領域における画素を示すための図である。
【図４】第１フィルタのオペレータを示すための図である。
【図５】広範囲領域における画素を示すための図である。
【図６】第２フィルタのオペレータを示すための図である。
【図７】ルックアップテーブルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態である画像輪郭強調装置を備えた内視鏡システムを示す。内視鏡システムは、スコープ１０およびプロセッサ２０から構成される。スコープ１０は被写体から画像信号を得るための撮像装置であり、プロセッサ２０はスコープ１０によって得られた画像信号を処理して観察画像として出力するための画像処理装置である。
【００１９】
スコープ１０は、イメージセンサ１１を有し、イメージセンサ１１では被写体からの光によって画像が結像され、結像画像からアナログ画像信号が生成される。イメージセンサ１１は、タイミングジェネレータ１６によって画像信号の読込・読出タイミングが制御される。
【００２０】
アナログ画像信号は、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１２でデジタル信号に変換され、次いで色補間ブロック１３で色補間が行われる。色補間が行われたアナログ画像信号は、マトリックス変換ブロック１４でマトリックス変換が施され、ＲＧＢ信号としてＹＣ変換ブロック１５に入力される。ＲＧＢ信号は、ＹＣ変換ブロック１５において、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ、Ｃｒに変換される。輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、プロセッサ２０に送られる。
【００２１】
プロセッサ２０はＣＰＵ２１を有し、ＣＰＵ２１によってプロセッサ２０内の各ブロックの動作が制御される。プロセッサ２０に送られた輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、ノイズ除去ブロック２２でＬＰＦ（ローパスフィルタ）等によって色ノイズの除去が施された後、輝度信号Ｙが輪郭強調ブロック２３で後述するエッジ強調が施される。色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、輪郭強調ブロック２３で輪郭強調は施されない。
【００２２】
色差信号Ｃｂ、Ｃｒ、及びエッジ強調が施された輝度信号Ｙは、ＲＧＢ変換ブロック２４でＲＧＢ信号に変換される。ＲＧＢ信号は、スケール調整ブロック２５で画像サイズが調整された後、カラーマネージメントブロック２６で出力機器に応じた色調整が行われ、モニタ２７又はプリンタ２８に観察画像として出力される。
【００２３】
図２は、輪郭強調ブロック２３の詳細を示すブロック図である。輪郭強調ブロック２３は、ノイズ除去部３３、エッジ抽出部３５、ゲイン調整部４５、及び加算器３６を備える。なお、以下の説明においては、輪郭強調ブロック２３に入力された輝度信号Ｙは、入力輝度信号Ｙ０とすると共に、輪郭強調ブロック２３においてエッジ強調が施された輝度信号Ｙを処理済輝度信号Ｙ’として説明する。
【００２４】
ノイズ除去部３３は、第１ラインメモリブロック４１、第１フィルタ３１、及び減算器３２を備える。入力輝度信号Ｙ０は、ノイズ除去部３３において、画素毎に順次第１ラインメモリブロック４１及び減算器３２に入力される。第１ラインメモリブロック４１は、３×３領域の入力輝度信号Ｙ０が第１フィルタ３１に同時に入力可能なように、少なくとも３ライン分の入力輝度信号Ｙ０を一時的に格納する。
【００２５】
第１フィルタ３１には、図３に示すように、第１ラインメモリブロック４１から各画素（注目画素Ｐ０）を中心とした３×３領域（微小領域）Ｒ１内の入力輝度信号Ｙ０が順次入力される。すなわち、第１フィルタ３１には、各注目画素Ｐ０、及び微小領域Ｒ１においてその注目画素Ｐ０の周辺に位置する周辺画素の入力輝度信号Ｙ０が、同じタイミングで第１フィルタ３１に入力される。
【００２６】
第１フィルタ３１は、入力された注目画素Ｐ０及びその周辺画素に関する入力輝度信号Ｙ０を用いて、エッジ強調を行い、注目画素Ｐ０のエッジ成分（微小範囲エッジ成分Ｅ１）を抽出する。第１フィルタ３１は、図３、４に示すように、入力された周辺画素のうち、注目画素Ｐ０の垂直方向及び鉛直方向に位置する第１特定周辺画素Ｐ１の入力輝度信号Ｙ０を用いてエッジ強調を行うラプラシアンフィルタであって、２次微分によって注目画素Ｐ０の微小範囲エッジ成分Ｅ１を検出する。
【００２７】
微小範囲エッジ成分Ｅ１は減算器３２に入力され、減算器３２では、各注目画素Ｐ０について、入力輝度信号Ｙ０から微小範囲エッジ成分Ｅ１が減ぜられて、各注目画素Ｐ０のノイズ除去信号Ｆ１が生成される。
【００２８】
エッジ抽出部３５は、第２ラインメモリブロック４２と第２のフィルタ３４を備える。エッジ抽出部３５に入力された入力輝度信号Ｙ０は、画素毎に順次、第２ラインメモリブロック４２に入力され、第２ラインメモリブロック４２に一時的に格納される。第２ラインメモリブロック４２は、５×５領域の入力輝度信号Ｙ０が第２フィルタ３４に同時に入力可能なように、少なくとも５ライン分の入力輝度信号Ｙ０を格納する。
【００２９】
第２フィルタ３４には、図５に示すように、第２ラインメモリブロック４２から各画素（注目画素Ｐ０）を中心とした５×５領域（広範囲領域）Ｒ２内の入力輝度信号Ｙ０が順次入力される。すなわち、第２フィルタ３４には、各注目画素Ｐ０、及び広範囲領域Ｒ２においてその注目画素Ｐ０の周辺に位置する周辺画素の入力輝度信号Ｙ０が、同じタイミングで第２フィルタ３４に入力される。
【００３０】
第２フィルタ３４は、入力された注目画素Ｐ０及びその周辺画素の入力輝度信号Ｙ０を用いて、エッジ強調を行い、注目画素Ｐ０のエッジ成分（広範囲エッジ成分Ｅ２）を抽出する。本実施形態において第２フィルタ３４は、図６に示す５×５ラプラシアンフィルタであって、２次微分によって広範囲エッジ成分Ｅ２を検出する。このように、エッジ強調部３５では、微小領域Ｒ１より広い広範囲領域Ｒ２において注目画素Ｐ０の周辺に位置する第２の周辺画素が用いられて、エッジ強調が行われる。
【００３１】
ここで、第２フィルタ３４は、広範囲領域Ｒ２内の周辺画素のうち、特定の画素（第２特定周辺画素Ｐ２）の入力輝度信号Ｙ０を用いてエッジ強調を行うものである。第２特定周辺画素Ｐ２は、図５、６から明らかなように、注目画素Ｐ０に対して垂直方向及び水平方向に位置する画素、及び注目画素Ｐ０を中心とする３×３領域において注目画素Ｐ０の斜め四方に位置する画素である。なお、第２フィルタ３４は、図６から明らかなように、他の周辺画素Ｐ２よりも、注目画素Ｐ０に近接する周辺画素Ｐ２（３×３領域内で垂直方向及び水平方向に位置する画素）の輝度値を、より強く参照するものである。
【００３２】
ゲイン調整部４５は、第１及び第２調整部３８、３９、乗算器３７、及びルックアップテーブル（以下、ＬＵＴとする）を格納するメモリ４０を備え、広範囲エッジ成分Ｅ２のゲイン調整を行う。
【００３３】
図７は、ＬＵＴを示すグラフであって、横軸を入力輝度信号Ｙ０の輝度値、縦軸を初期ゲインＫ１としたものである。ＬＵＴは、図７に示すように、各輝度値と、その各輝度値に対応した初期ゲインＫ１の値の関係を示すものである。なお、図７では、入力輝度信号Ｙ０が１０ビットで、初期ゲインＫ１が０〜１で示される。
【００３４】
図２に示すように第１調整部３８には、各注目画素の入力輝度信号Ｙ０が順次入力される。第１調整部３８は、その入力輝度信号Ｙ０の輝度値に対応した値をＬＵＴから読み出し、その値を各注目画素の初期ゲインＫ１として第２調整部３９に出力する。
【００３５】
図７に示すようにＬＵＴでは、輝度値１〜２０では初期ゲインＫ１が０に定められる。輝度値が２０を超えると、輝度値が大きくなる毎に初期ゲインＫ１は０より漸次大きく定められ、輝度値２００で１まで大きくなり、輝度値２００〜１０００では、初期ゲインＫ１は１に維持される。輝度値が１０００を超えると、輝度値が大きくなる毎に初期ゲインＫ１は１から漸次小さくなり、輝度値（最大値）１０２４で初期ゲインＫ１は約０．６となる。
【００３６】
したがって、第１調整部３８では、輝度値が１９９以下であって、注目画素Ｐ０が相対的に低輝度と判断された場合、その注目画素Ｐ０の初期ゲインＫ１は０以上１未満に設定される。このとき、注目画素Ｐ０がさらに輝度値２０以下となって実質的に暗部とみなされる場合には、初期ゲインＫ１は０に設定される。また、注目画素Ｐ０の輝度値が２０より大きい場合には、輝度値が高いほど初期ゲインＫ１は大きい値に設定される。
【００３７】
一方、輝度値が２００〜１０００であって、注目画素Ｐ０が相対的に中輝度と判断された場合、その注目画素Ｐ０の初期ゲインＫ１は１に設定される。さらに、輝度値が１００１以上であって、注目画素Ｐ０が相対的に高輝度と判断された場合、その注目画素Ｐ０の初期ゲインＫ１は１未満に設定される。このとき、初期ゲインＫ１は注目画素の輝度値が高いほど小さい値に設定される。
【００３８】
なお、本実施形態のＬＵＴでは、低輝度であると定められる範囲（低輝度範囲）は１〜１９９であって、高輝度であると定められる範囲（高輝度範囲：１００１〜１０２４）よりも広い。さらに、中輝度であると定められる範囲は２００〜１０００であって、低輝度範囲よりも広い。そして、輝度値２１以上の低輝度範囲（２１〜１９９）における、輝度値の増加量に対する初期ゲインＫ１の増加量（増加率）は、高輝度範囲における輝度値の増加量に対する初期ゲインの減少量（減少率）よりも小さくなる。
【００３９】
第２調整部３９には、各注目画素Ｐ０についての初期ゲインＫ１及び広範囲エッジ成分Ｅ２が順次入力される。第２調整部３９では、各注目画素Ｐ０の広範囲エッジ成分Ｅ２の値に応じて、初期ゲインＫ１がさらに調整され、修正ゲインＫ２として出力される。
【００４０】
具体的には、広範囲エッジ成分Ｅ２が０未満である注目画素に関しては、初期ゲインＫ１に係数１／２が乗じられたものが修正ゲインＫ２として出力される。一方、広範囲エッジ成分が０以上である注目画素については、初期ゲインＫ１は調整されず、初期ゲインＫ１がそのまま修正ゲインＫ２として出力される。
【００４１】
広範囲エッジ成分Ｅ２は、注目画素Ｐ０が、その周辺画素（本実施形態では、第２特定周辺画素Ｐ２）よりも輝度値が大きいかどうかを表すパラメータであって、エッジ成分Ｅ２が０未満である場合、注目画素Ｐ０の輝度は、周辺画素の輝度よりも小さいこととなる。一方、エッジ成分Ｅ２が０以上の場合、注目画素Ｐ０の輝度は周辺画素の輝度以上である。すなわち、第２調整部３９では、注目画素Ｐ０の輝度が周辺画素より低い場合、その注目画素Ｐ０のゲインは相対的に小さくされるとともに、注目画素Ｐ０の輝度が周辺画素より高い場合、その注目画素Ｐ０のゲインは相対的に大きくされることになる。
【００４２】
なお、広範囲エッジ成分Ｅ２は、上記したように第２特定周辺画素Ｐ２のうち、注目画素に近接する画素を強く参照し、近接しない画素を弱く参照したものである。そのため、広範囲エッジ成分Ｅ２は、第２特定周辺画素Ｐ２の輝度値の加重平均値が、注目画素Ｐ０の輝度値よりも大きいか否かを示すものである。
【００４３】
修正ゲインＫ２は、同じ注目画素Ｐ０に関する広範囲エッジ成分Ｅ２と同じタイミングで乗算器３７に入力される。乗算器３７では、各注目画素Ｐ０について、広範囲エッジ成分Ｅ２に修正ゲインＫ２が乗ぜられ、調整済エッジ成分Ｆ２（＝Ｅ２×Ｋ２）が得られる。
【００４４】
加算器３６には、調整済エッジ成分Ｆ２とともに、同じ注目画素Ｐ０に関するノイズ除去信号Ｆ１が同じタイミングで入力され、これらが加算されて、各注目画素Ｐ０の処理済輝度信号Ｙ’が生成される。なお、色差信号Ｃｂ、Ｃｒはエッジ強調ブロック２３では処理が行われずに、ＲＧＢ変換ブロック２４（図１参照）に入力され、ＲＧＢ変換ブロック２４では処理済輝度信号Ｙ’及び色差信号Ｃｂ、ＣｒからＲＧＢ信号が生成される。
【００４５】
以上のように本実施形態では、第１調整部３８において、相対的に高輝度及び低輝度の画素についてのゲインが相対的に小さくされ、これら画素のエッジ強調が抑えられている。このようにエッジ強調が抑えられると、ノイズ除去部３３で輝度信号Ｙ０のノイズが除去されることと相俟って、高輝度部及び低輝度部におけるざらつきが抑制される。一方、撮影対象の特徴が表されることが多い中輝度画素については、ゲインが相対的に大きくされるため、撮影対象は十分な輪郭強調が施されて明確に表示されることになる。
【００４６】
また、低輝度部におけるざらつきは、輝度値が小さくなるほど大きくなり、輝度値が所定値以下であって暗部とみなされる部分では特に大きくなる。したがって本実施形態では、低輝度部において輝度値が小さいほどエッジ強調が抑えられ、かつ暗部でエッジ強調が掛けられないことにより、低輝度部におけるざらつきが適切に抑えられる。
【００４７】
また、ざらつきは、低輝度の場合、比較的広い輝度値範囲（例えば、０〜２００程度）にわたって発生する一方、高輝度の場合には、飽和値（１０２４）付近でしか発生しない。そのため、本実施形態では、低輝度部において広い輝度範囲（輝度値：０〜２００）にわたってエッジ強調が抑えられる一方、高輝度部では狭い輝度範囲（輝度値：１０００〜１０２４）のみでエッジ強調が抑えられている。
【００４８】
さらに第２調整部３９では、注目画素Ｐ０が周辺画素よりも低輝度である場合、その注目画素Ｐ０のゲインは小さくされている。このようにゲインが小さくされると、ノイズ除去部３３で輝度信号Ｙ０のノイズが除去されていることと相俟って、高輝度部の周りで黒つぶれが発生しにくくなる。
【００４９】
なお、撮影画像上に黒つぶれが発生しにくい場合等には、第２調整部３９が省略され、第１調整部３８から出力された初期ゲインＫ１が、広範囲エッジ成分Ｅ２に直接乗じられても良い。また、ざらつきが発生しにくい場合等には、第１調整部３８が省略され、第２調整部３９に入力される全てのゲインＫ１が１にされても良い。
【００５０】
また、上記高輝度範囲、中輝度範囲、低輝度範囲の数値範囲は一例であって、他の数値範囲に定められても良い。さらに、ゲインＫ１、Ｋ２は、以上の説明では、０〜１に設定されるが、整数のパラメータとして設定されても良い。この場合ゲインＫ１、Ｋ２は、例えば８ピット（０〜２５６）のパラメータとして設定され、２５６で除したものが乗算器３７に入力される。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１及び第２フィルタ３１、３４として、ラプラシアンフィルタ以外のフィルタが用いられても良く、例えば１次微分を行うためのフィルタが用いられても良い。また、ノイズ除去部で行われるノイズ除去としては、微小領域Ｒの輝度信号を用いてノイズを除去できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、微小領域Ｒ１の注目画素Ｐ０及び周辺画素Ｐ１の輝度信号の平均を求めることによってノイズが除去されても良い。またはその他のＬＰＦが用いられても良い。
【符号の説明】
【００５２】
３３ ノイズ除去部
３５ エッジ抽出部
３８ 第１調整部
３９ 第２調整部
４５ ゲイン調整部
Ｅ１ 微小範囲エッジ成分
Ｅ２ 広範囲エッジ成分
Ｆ１ ノイズ除去信号
Ｆ２ 処理済エッジ成分
Ｐ０ 注目画素
Ｐ１ 第１特定周辺画素
Ｐ２ 第２特定周辺画素
Ｒ１ 微小領域
Ｒ２ 広範囲領域
Ｙ０ 入力輝度信号
Ｙ’ 処理済輝度信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、
前記広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整手段と、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、
前記ゲイン調整手段は、相対的に中輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインを相対的に大きく設定し、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインを相対的に小さく設定することを特徴とする輪郭強調装置。
【請求項２】
前記相対的に低輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項３】
前記相対的に高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど小さく設定されることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項４】
前記ゲイン調整手段によって相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に高輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項５】
前記ゲイン調整手段によって相対的に中輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項６】
前記ゲイン調整手段は、前記相対的に低輝度であって、かつ輝度値が所定値より低い注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを０に設定することを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項７】
前記ゲイン調整手段は、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１に設定するとともに、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１未満に設定することを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項８】
前記ゲイン調整手段は、前記注目画素が、その注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い場合、前記注目画素のゲインを小さくするゲイン調整も行うことを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項９】
前記ゲイン調整手段は、前記注目画素が、その注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い場合、前記注目画素のゲインに１未満の係数を乗じることを特徴とする請求項８に記載の輪郭強調装置。
【請求項１０】
前記ゲイン調整手段は、前記広範囲エッジ成分が０未満である場合に、その注目画素のゲインを小さくすることを特徴とする請求項８に記載の輪郭強調装置。
【請求項１１】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、
前記広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整手段と、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、
前記ゲイン調整手段は、前記注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインを相対的に小さくするとともに、前記周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインを相対的に大きくすることを特徴とする輪郭強調装置。
【請求項１２】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、
前記広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整ステップと、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、
前記ゲイン調整ステップでは、相対的に中輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインが相対的に大きく設定され、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインが相対的に小さく設定されることを特徴とする輪郭強調方法。
【請求項１３】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、
前記広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、
前記ゲイン調整ステップでは、前記注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインが相対的に小さくされるとともに、前記周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインが相対的に大きくされることを特徴とする輪郭強調方法。
【請求項１】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、
前記広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整手段と、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、
前記ゲイン調整手段は、相対的に中輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインを相対的に大きく設定し、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインを相対的に小さく設定することを特徴とする輪郭強調装置。
【請求項２】
前記相対的に低輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項３】
前記相対的に高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインは、注目画素の輝度値が高いほど小さく設定されることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項４】
前記ゲイン調整手段によって相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に高輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項５】
前記ゲイン調整手段によって相対的に中輝度であると定められる輝度値の範囲は、相対的に低輝度であると定められる輝度値の範囲よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項６】
前記ゲイン調整手段は、前記相対的に低輝度であって、かつ輝度値が所定値より低い注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを０に設定することを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項７】
前記ゲイン調整手段は、相対的に中輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１に設定するとともに、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の広範囲エッジ成分のゲインを１未満に設定することを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項８】
前記ゲイン調整手段は、前記注目画素が、その注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い場合、前記注目画素のゲインを小さくするゲイン調整も行うことを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項９】
前記ゲイン調整手段は、前記注目画素が、その注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い場合、前記注目画素のゲインに１未満の係数を乗じることを特徴とする請求項８に記載の輪郭強調装置。
【請求項１０】
前記ゲイン調整手段は、前記広範囲エッジ成分が０未満である場合に、その注目画素のゲインを小さくすることを特徴とする請求項８に記載の輪郭強調装置。
【請求項１１】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去手段と、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出手段と、
前記広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整手段と、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算手段とを備え、
前記ゲイン調整手段は、前記注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインを相対的に小さくするとともに、前記周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインを相対的に大きくすることを特徴とする輪郭強調装置。
【請求項１２】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、
前記広範囲エッジ成分のゲインを調整するゲイン調整ステップと、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、
前記ゲイン調整ステップでは、相対的に中輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインが相対的に大きく設定され、相対的に低輝度又は高輝度である注目画素の前記広範囲エッジ成分のゲインが相対的に小さく設定されることを特徴とする輪郭強調方法。
【請求項１３】
注目画素、及び微小領域において前記注目画素の周辺に位置する第１の周辺画素の輝度信号を用いて、前記注目画素のノイズ除去信号を生成するノイズ除去ステップと、
前記注目画素、及び前記微小領域より広い広範囲領域において前記注目画素の周辺に位置する第２の周辺画素の輝度信号を用いて前記注目画素の広範囲エッジ成分を検出するエッジ抽出ステップと、
前記広範囲エッジ成分のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと、
前記ノイズ除去信号とゲイン調整された広範囲エッジ成分とを加算して前記注目画素の処理済輝度信号を生成する加算ステップとを備え、
前記ゲイン調整ステップでは、前記注目画素の周辺に位置する周辺画素の輝度よりも輝度が低い注目画素のゲインが相対的に小さくされるとともに、前記周辺画素の輝度よりも輝度が高い注目画素のゲインが相対的に大きくされることを特徴とする輪郭強調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５４２１４（Ｐ２０１１−２５４２１４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５７５０（Ｐ２０１０−１２５７５０）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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