【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロボットの目やファクトリ・オートメーショ
ン用監視カメラなどからの信号から鮮明な画像信号を抽
出する回路に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a circuit for extracting a clear image signal from signals from the eyes of a robot, a surveillance camera for factory automation, and the like.
（従来の技術） 従来、不鮮明画像から鮮明な画像を得る方式として、
プロシーディングズ オブ アイシーエイエスエスピー
（Proceedings of ICASSP）1981年の1117頁より1120頁
記載の方式が知られている。この方式は画像が不鮮明な
る理由が、第２図（ａ）に示すようにインテンシティ
（明るさ）の極端に弱い部分もしくは強い部分において
映写機のダイナミックレンジの制約から画像の細かい変
動信号が十分に記録されないまま画像信号として出力さ
れる点に有るとして、好ましい処理は第２図（ｂ）に示
すようにインテンシティの極端に弱い部分や強い部分は
各々インテンシティを大きくもしくは小さくし、その
分、細かい変動信号を増強するようにしている。(Prior art) Conventionally, as a method of obtaining a clear image from an unclear image,
The method described in Proceedings of ICASSP, pp. 1117 to 1120, 1981 is known. In this method, the reason why the image is unclear is that, as shown in FIG. 2 (a), the fine fluctuation signal of the image is insufficient due to the restriction of the dynamic range of the projector in an extremely weak or strong intensity. Assuming that the image signal is output as an image signal without being recorded, a preferable process is to increase or decrease the intensity of an extremely weak portion or an extremely strong portion, respectively, as shown in FIG. 2 (b). The fine fluctuation signal is enhanced.
第３図は以上の方式を実現する従来の画像強調回路の
構成図であり、端子１から入力された画像信号は低域空
間フィルタ２に入力される。低域空間フィルタ２は、あ
る一定サイズの画素領域から平均的局部インテンシティ
信号（明るさ平均成分）を求め出力する。一方、端子１
より入力された画像信号は減算器３に入力され、減算器
３において低域空間フィルタ２からの平均的局部インテ
ンシティ信号が除去され、画像の細部信号（コントラス
ト成分）のみが得られる。この画像の細部信号は強調す
べく、平均的局部インテンシティ信号は非線形な重み付
けを行なう第１の変換回路７を介して乗算器８に伝えら
れる。つまり第１の変換回路７は平均的局部インテンシ
ティ信号が極端に弱い部分もしくは強い部分における画
像の細部信号のみを選択的に増幅すべく大きな値を出力
するようになっている。また、この様に画像の細部信号
を強調して平均的局部インテンシティ信号に加えると画
像のダイナミックレンジの範囲を超える可能性があるた
め、第２の変換回路９により平均的局部インテンシティ
信号を修正し、修正された平均的局部インテンシティと
乗算器８の出力である強調された画像の細部信号を加算
器10で加えあわせ、出力端子11から出力する。この結
果、インテンシティの適切な部分はそのまま、また、イ
ンテンシティの強すぎたり弱すぎたりする部分は調整を
加えられて出力でき、画像強調が行なえることになる。FIG. 3 is a block diagram of a conventional image enhancement circuit for realizing the above method. An image signal input from a terminal 1 is input to a low-pass spatial filter 2. The low-pass spatial filter 2 calculates and outputs an average local intensity signal (brightness average component) from a pixel area of a certain fixed size. On the other hand, terminal 1
The input image signal is input to a subtractor 3, where the average local intensity signal from the low-pass spatial filter 2 is removed, and only a detail signal (contrast component) of the image is obtained. The average local intensity signal is passed to a multiplier 8 via a first conversion circuit 7 which performs non-linear weighting so as to enhance the detail signal of the image. That is, the first conversion circuit 7 outputs a large value in order to selectively amplify only the detail signal of the image in the portion where the average local intensity signal is extremely weak or strong. Further, if the detail signal of the image is emphasized and added to the average local intensity signal in this manner, the average local intensity signal may exceed the dynamic range of the image. The corrected average local intensity and the detail signal of the enhanced image, which is the output of the multiplier 8, are added by the adder 10 and output from the output terminal 11. As a result, an appropriate portion of the intensity can be output as it is, and a portion where the intensity is too high or too low can be output after being adjusted, and image enhancement can be performed.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来方式では、インテンシティが適切
な部分はなるべくそのままにしておきたいことと、増幅
すべき細部信号が存在する平均的局部インテンシティ信
号のレベルが入力画像に依存することの２点より、重み
付けを行う第１の変換回路７の最適な特性は入力画像毎
に異なると共に、非線形な特性を持たせない限り良い結
果が得られない。このため、写真などの静止画を処理す
る場合には慎重に第１の変換回路７の特性を定めなけれ
ばならず、さらに、テレビカメラからの信号を実時間で
処理するには不都合であった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional method, it is desired to leave a portion where the intensity is appropriate as much as possible and to input the level of the average local intensity signal where the detail signal to be amplified exists. From the two points of dependence on the image, the optimal characteristics of the first conversion circuit 7 for performing weighting differ for each input image, and good results cannot be obtained unless nonlinear characteristics are provided. Therefore, when processing a still image such as a photograph, the characteristics of the first conversion circuit 7 must be carefully determined, and furthermore, it is inconvenient to process a signal from a television camera in real time. .
本発明の目的は入力画像の特性に応じて重み付け回路
の最適な特性を定め得る画像強調回路を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image emphasizing circuit capable of determining an optimum characteristic of a weighting circuit according to characteristics of an input image.
（問題点を解決するための手段） 本発明の画像強調回路は、入力画像信号に低域空間周
波数ろ波を行い明るさ成分を出力する低域空間フィルタ
と、前記入力画像から前記明るさ成分を除去しコントラ
スト成分を出力する手段と、前記明るさ成分の値に応じ
て前記コントラスト成分を増幅する手段と、振幅が小さ
い明るさ成分は増幅し振幅の大きい明るさ成分は減衰さ
せることにより明るさ成分の振幅を狭める振幅変換回路
と、前記振幅変換回路の出力と前記増幅されたコントラ
スト成分とを加える加算器とからなる画像強調回路にお
いて、 前記コントラスト成分を増幅する手段は、 前記コントラスト成分の振幅が微小雑音と判断される
信号振幅レベルから鮮明に見えると判断される振幅レベ
ルの範囲にある画素の集合を画面全体について求め、当
該画素の集合から前記明るさ成分の各値に対応する画素
の数のヒストグラムを求めるヒストグラム計算回路と、 前記ヒストグラムを平滑化し、平滑化されたヒストグ
ラムに対して、明るさ成分のレベルが低いレベルに対応
したヒストグラム値ついてはより大きくなるように重み
付けをし、当該重み付けされたヒストグラムから、明る
さ成分に対するコントラスト成分の増幅関数を求める平
滑化重み付け回路と、 前記増幅関数から前記明るさ成分の値に対応した増幅
係数を求める第１の変換回路と、 前記増幅係数を乗算係数として前記コントラスト成分
を増幅する乗算器とを備えることを特徴とする。(Means for Solving the Problems) An image enhancement circuit according to the present invention includes a low-pass spatial filter that performs low-pass spatial frequency filtering on an input image signal and outputs a brightness component, and the brightness component from the input image. Means for removing the contrast component and outputting the contrast component; means for amplifying the contrast component according to the value of the brightness component; and amplifying the brightness component having a small amplitude and attenuating the brightness component having a large amplitude. In an image enhancement circuit comprising an amplitude conversion circuit for narrowing the amplitude of the contrast component and an adder for adding the output of the amplitude conversion circuit and the amplified contrast component, the means for amplifying the contrast component includes: A set of pixels within a range of amplitude levels determined to be clearly visible from a signal amplitude level whose amplitude is determined to be minute noise is obtained for the entire screen. A histogram calculation circuit for obtaining a histogram of the number of pixels corresponding to each value of the brightness component from the set of pixels, and a smoothing of the histogram, wherein the level of the brightness component is lower than that of the smoothed histogram. For a histogram value corresponding to a level, weighting is performed so as to be larger, a smoothing weighting circuit for obtaining an amplification function of a contrast component with respect to a brightness component from the weighted histogram, and a value of the brightness component from the amplification function And a multiplier for amplifying the contrast component by using the amplification coefficient as a multiplication coefficient.
（作用） 本発明の原理は細部信号を増幅することにより画像を
鮮明にすることができる部分の画素の平均的局部インテ
ンシティのヒストグラムを求め、これを平滑化しさらに
人間の平均的局部インテンシティに対する視覚特性を考
慮した補正を施すことにより入力画像に適した細部信号
の増幅回路の最適な特性を求めることにある。具体的に
は、各々の画素の細部信号が微小雑音信号振幅レベル以
上あるいは既に鮮明に見えると判断される振幅レベル以
下である場合を検出して増幅すべき細部信号とし、増幅
すべき細部信号であると判定された画素の平均的局部イ
ンテンシティの全画面に対するヒストグラムを求める。(Operation) The principle of the present invention is to obtain a histogram of average local intensity of pixels in a portion where an image can be sharpened by amplifying a detail signal, smooth the histogram, and further reduce the average local intensity of human. An object of the present invention is to obtain an optimum characteristic of a detail signal amplifying circuit suitable for an input image by performing a correction in consideration of a visual characteristic. Specifically, a case where the detail signal of each pixel is equal to or greater than the minute noise signal amplitude level or equal to or less than the amplitude level determined to be clearly visible is detected as a detail signal to be amplified. A histogram of the average local intensity of the pixel determined to be present is obtained for the entire screen.
作成されたヒストグラムは増幅すべき高域信号が集中
する平均的局部インテンシティに対しては大きな値をと
るため、入力画像信号の高域信号に対し平均的局部イン
テンシティに対応するヒストグラムの値に比例した値を
増幅係数として乗ずることにより、増幅すべき細部信号
に対して必要な増幅が行なうことができる。Since the generated histogram takes a large value for the average local intensity at which the high frequency signal to be amplified is concentrated, the histogram value corresponding to the average local intensity for the high frequency signal of the input image signal is obtained. By multiplying a proportional value as an amplification coefficient, necessary amplification can be performed on a detail signal to be amplified.
また、求められるヒストグラムは局所的に見ると平均
的局部インテンシティのレベルの小さな変動に対して大
きく値が変動する可能性が有り、これにより画質が劣化
するため、ヒストグラムの平滑化を行なう。さらに人間
の平均的局部インテンシティに対する視覚特性として、
平均的局部インテンシティのレベルが極端に低い時は細
部信号に対する検知能力が落ちる為、平滑化されたヒス
トグラムに対して重み付けを行なって平均的局部インテ
ンシティの極端に低いレベルをより大きく強調すること
により平均的局部インテンシティのすべてのレベルにわ
たる画像の鮮明化を実現することができる。Also, when the obtained histogram is viewed locally, there is a possibility that the value may fluctuate greatly with a small fluctuation of the level of the average local intensity, and this deteriorates the image quality. Therefore, the histogram is smoothed. Furthermore, as a visual characteristic to the average local intensity of human,
If the average local intensity level is extremely low, the ability to detect small signals will be reduced, so weight the smoothed histogram to emphasize the extremely low level of the average local intensity. Can achieve image sharpening over all levels of average local intensity.
（実施例） 次に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例であり、入力端子１、低域
空間フィルタ２、減算器３、条件付選択回路４、ヒスト
グラム計算回路５、平滑化重み付け回路６、第１の変換
回路７、乗算器８、第２の変換回路９、加算器10、出力
端子11から構成されている。低域空間フィルタ２は入力
端子１から入力された画像信号に対し低域空間周波数ろ
波を行なうもので、昭和60年度電子通信学会情報システ
ム部門全国大会講演番号168記載の図１に示すものが利
用できる。減算器３は入力端子１から入力された画像信
号から低域空間フィルタ２の出力を除去して入力画像の
細部信号を出力する。条件付選択回路４は、減算器３の
出力する細部信号の振幅があらかじめ定められた微小雑
音信号振幅レベル以上であると同時に既に鮮明に見える
と判断されるあらかじめ定められた振幅レベル以下であ
るかを判定し、上記条件を満たす画素に対する低域空間
フィルタ２の出力を選択出力する。ヒストグラム計算回
路５は条件付選択回路で選択された画素に対する振幅の
ヒストグラムを計算する。平滑化重み付け回路６はヒス
トグラム計算回路５で求めたヒストグラムに対し移動平
均をとることにより平滑化を行ない、さらに平滑化され
たヒストグラムに対し振幅レベルの小さな成分がより大
きくなるような重み付けを行なう。第１の変換回路７は
平滑化重み付け回路６により求められたヒストグラムに
より前記低域空間フィルタ２の出力に応じた細部信号の
増幅係数を出力する。乗算器８は減算器３の出力する細
部信号と第１の変換回路７で求められた増幅係数との乗
算を行なう。第２の変換回路９は低域空間フィルタ２の
出力に対しその振幅に対応する予め定められた変換値を
出力する。加算器10は乗算器８の出力と第２の変換回路
９の出力との加算を行なう。出力端子11は加算器10によ
る加算結果を出力する。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which an input terminal 1, a low-pass spatial filter 2, a subtracter 3, a conditional selection circuit 4, a histogram calculation circuit 5, a smoothing weighting circuit 6, and a first conversion circuit 7 are shown. , A multiplier 8, a second conversion circuit 9, an adder 10, and an output terminal 11. The low-pass spatial filter 2 performs low-pass spatial frequency filtering on the image signal input from the input terminal 1 and has the structure shown in FIG. Available. The subtracter 3 removes the output of the low-pass spatial filter 2 from the image signal input from the input terminal 1 and outputs a detail signal of the input image. The conditional selection circuit 4 determines whether the amplitude of the detail signal output from the subtractor 3 is equal to or higher than the predetermined small noise signal amplitude level and equal to or lower than the predetermined amplitude level at which it is determined that the signal already looks sharp. Is determined, and the output of the low-pass spatial filter 2 for the pixel satisfying the above condition is selectively output. The histogram calculation circuit 5 calculates a histogram of the amplitude for the pixel selected by the conditional selection circuit. The smoothing weighting circuit 6 performs smoothing by taking a moving average on the histogram obtained by the histogram calculation circuit 5, and weights the smoothed histogram so that the component having a small amplitude level becomes larger. The first conversion circuit 7 outputs the amplification coefficient of the detail signal according to the output of the low-pass spatial filter 2 based on the histogram obtained by the smoothing weighting circuit 6. The multiplier 8 multiplies the detail signal output from the subtractor 3 by the amplification coefficient obtained by the first conversion circuit 7. The second conversion circuit 9 outputs a predetermined conversion value corresponding to the amplitude of the output of the low-pass spatial filter 2. The adder 10 adds the output of the multiplier 8 and the output of the second conversion circuit 9. The output terminal 11 outputs the result of the addition by the adder 10.
本発明の画像強調回路では低域空間フィルタ２により
入力画像信号に対する平均的局部インテンシティ信号を
求め、さらにこれを減算器３により入力画像信号から減
ずることにより入力画像の細部信号を求める。つぎに入
力画像に応じた高域信号に対する増幅特性を求める為、
まず条件付選択回路４により減算器３で求められた細部
信号から増幅すべき画素を選択し、ヒストグラム計算回
路５により選択された画素の平均的局部インテンシティ
のヒストグラムをもとめる。さらに、これを平滑化重み
付け回路６によりヒストグラムの平滑化及び人間の視覚
特性を補償する重み付けを行なって平均的局部インテン
シティ信号に対する細部信号の増幅関数（平均的局部イ
ンテンシティ信号を定義域とし、増幅度を値域とする関
数のことである。）を求める。つぎに第１の変換回路７
により平均的局部インテンシティ信号に対する細部信号
の増幅係数（細部信号を増幅する際に用いる乗算係数で
あり、この乗算係数は増幅関数において平均的局部イン
テンシティ信号に対応する増幅関数の値を用いる。）を
求め、これにより細部信号を乗算器７を用いて増幅す
る。一方、低域空間フィルタ２の出力は第２の変換回路
９により、振幅の小さい成分は増幅し振幅の大きい成分
は減衰させることにより振幅の幅を減少させる。最後に
加算器10により増幅された細部信号と振幅の幅を減少さ
せた平均的局部インテンシティ信号との加算を行なうこ
とにより、出力端子11より入力画像をダイナミックレン
ジを増加させずに鮮明化した画像を得ることができる。In the image enhancement circuit of the present invention, the average local intensity signal for the input image signal is obtained by the low-pass spatial filter 2, and the subtractor 3 subtracts the average local intensity signal from the input image signal to obtain the detail signal of the input image. Next, in order to determine the amplification characteristic for the high-frequency signal according to the input image,
First, a pixel to be amplified is selected from the detailed signal obtained by the subtractor 3 by the conditional selection circuit 4, and a histogram of the average local intensity of the selected pixel is obtained by the histogram calculation circuit 5. Further, it is subjected to smoothing of the histogram and weighting for compensating human visual characteristics by the smoothing weighting circuit 6 to amplify the detail signal with respect to the average local intensity signal (the average local intensity signal is defined as a domain, This is a function that uses the degree of amplification as a value range.) Next, the first conversion circuit 7
The amplification coefficient of the detail signal with respect to the average local intensity signal is a multiplication coefficient used when amplifying the detail signal, and the multiplication coefficient uses the value of the amplification function corresponding to the average local intensity signal in the amplification function. ), And the detail signal is amplified using the multiplier 7. On the other hand, the output of the low-pass spatial filter 2 is amplified by the second conversion circuit 9 to amplify components having small amplitudes and attenuate components having large amplitudes, thereby reducing the amplitude width. Finally, by adding the detail signal amplified by the adder 10 and the average local intensity signal having a reduced amplitude width, the input image is sharpened from the output terminal 11 without increasing the dynamic range. Images can be obtained.
（発明の効果） 以上説明したように、本発明に従えば入力画像の性質
に応じて適応的に細部信号を強調させることが可能にな
り入力画像を鮮明化することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to adaptively emphasize a detail signal according to the properties of an input image, and to sharpen an input image.
第１図は本発明の一実施例を示す図、 第２図は従来の方式の原理を示す図、 第３図は従来の画像強調回路の一例を示す図である。 図において、 １……入力端子、 ２……低域空間フィルタ、 ３……減算器、 ４……条件付ヒストグラム計算回路、 ５……平滑化重み付け回路、 ６……第１の変換回路、 ７……乗算器、 ８……第２の変換回路、 ９……加算器、 10……出力端子。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the principle of a conventional system, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional image enhancement circuit. In the drawing, 1 ... input terminal, 2 ... low-pass spatial filter, 3 ... subtractor, 4 ... conditional histogram calculation circuit, 5 ... smoothing weighting circuit, 6 ... first conversion circuit, 7 ... Multiplier, 8 second conversion circuit, 9 adder, 10 output terminal.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62279732AJP2655602B2 (en) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | Image enhancement circuit |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62279732AJP2655602B2 (en) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | Image enhancement circuit |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120682A JPH01120682A (en) | 1989-05-12 |
| JP2655602B2true JP2655602B2 (en) | 1997-09-24 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62279732AExpired - LifetimeJP2655602B2 (en) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | Image enhancement circuit |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655602B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6108453A (en)* | 1998-09-16 | 2000-08-22 | Intel Corporation | General image enhancement framework |
| US7783126B2 (en) | 2003-09-11 | 2010-08-24 | Panasonic Corporation | Visual processing device, visual processing method, visual processing program, and semiconductor device |
| EP1667066B1 (en) | 2003-09-11 | 2020-01-08 | Panasonic Intellectual Property Corporation of America | Visual processing device, visual processing method, visual processing program, integrated circuit, display device, imaging device, and mobile information terminal |
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| Publication number | Publication date |
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