画像処理システム論画像処理システム論Image Media SystemsImage Media Systems

加藤加藤 俊一俊一ToshiToshi KATOKATO

感性の強化感性の強化

人間の感性的な行動・知覚を支援

演奏支援

虫眼鏡

電子的メガネ（画像強調・雑音除去）

仮想現実感への応用（建築設計支援）

感性の強化感性の強化

電子的メガネ（画像強調・雑音除去）

生体から学ぶべきメカニズム（１）生体から学ぶべきメカニズム（１）

明暗順応：

明るさの変化に対する調節機構

側抑制：

視野の中の明暗の微小変化を局所的に検出・強調するメカニズム

色順応：

色彩の対比に対する調節機構

生体から学ぶべきメカニズム（２）生体から学ぶべきメカニズム（２）

初期視覚における特徴抽出：空間領域

局所的な明るさ・色調の対比

エッジ検出

構図

全体的な明るさ・色調

周波数領域画像・映像の複雑さ

画像・映像内の規則性

［参考］画像の強調手法［参考］画像の強調手法

閾値処理（二値化）

一様な階調変換（線形変換）

区分的な階調変換（複数の線形変換）

非線形変換（例：PhotoShop）ヒストグラム変換

高周波成分の重畳

側抑制に基づくモデル

［補足］［補足］ 実験に適したソフトの紹介実験に適したソフトの紹介

Adobe Photoshop 7.0（有料）今日説明する機能の全てをカバー

「窓の杜」からはhttp://www.forest.impress.co.jp/lib/pic/piccam/picedit/

SHARAKU今日説明する機能の全てをカバー

授業での公式な仕様を禁じられてる (T_T)

JtrimPaint.NET

そこそこ使える！

原画像（カラー）原画像（カラー） モノクロ化モノクロ化

原画像（カラー）のヒストグラム

カラー画像→モノクロ画像カラー画像→モノクロ画像

［実験［実験１１］カラー画像→モノクロ画像］カラー画像→モノクロ画像

原画像（カラー）原画像（カラー） モノクロ化モノクロ化

機械的には

V = (R+G+B)/3

人間の視覚特性を考慮すると

V = 0.299×R ＋ 0.587×G ＋ 0.114×B錐体細胞数では L(R)>M(G)>>S(B)だが、Mの波長帯は、Lの波長帯の大部分を含む。

二値化（極端なコントラスト）二値化（極端なコントラスト）

Vth = 128

二値化（極端なコントラスト）二値化（極端なコントラスト）

Vth = 128 Vth = 192Vth = 64

［実験２］［実験２］二値化二値化

閾値をいろいろと変えて、二値化を試みてみよう。

（例）Vth = 64, 128, 192 など

階調の反転（ポジ→ネガ）階調の反転（ポジ→ネガ）

［実験３］［実験３］ポジ→ネガポジ→ネガ

モノクロ画像のネガ、カラー画像のネガ を作成してみよう。

階調の線形補正（暗部の変化を強調）階調の線形補正（暗部の変化を強調）

［実験４］［実験４］暗部の変化を強調暗部の変化を強調

暗部の変化を強調して、暗いところ（色の濃いところ）の変化を見やすくした画像を作る。

階調の線形補正（明部の変化を強調）階調の線形補正（明部の変化を強調）

［実験５］明［実験５］明部の変化を強調部の変化を強調

明部の変化を強調して、明るいところの変化を見やすくした画像を作る。

階調の非線形補正階調の非線形補正（（γγ補正補正 γγ<1.0; <1.0; 暗部強調）暗部強調）

階調の非線形補正階調の非線形補正（（γγ補正補正 γγ>1.0; >1.0; 明部強調）明部強調）

階調の非線形補正（中間の変化を強階調の非線形補正（中間の変化を強調）調）

階調の非線形補正階調の非線形補正（明暗部の変化を強（明暗部の変化を強

調）調）

［実験５］階調の（非線形）補正

自分のパソコンのモニタ上で画像内の暗部・明部それぞれの明るさ（色）の変化がみやすくなるように階調補正を試みてみよう。

画像の見え方は、どう変わったか？

ヒストグラムは、どう変わったか？

階調の統計的補正階調の統計的補正（ヒストグラムの平坦（ヒストグラムの平坦

化）化）

［実験６］階調の平坦化

平坦化（ヒストグラムの一様化）によって

画像の見え方は、どう変わったか？

ヒストグラムは、どう変わったか？

［参考］画像の鮮鋭化［参考］画像の鮮鋭化

周波数演算：

High-pass Filter

高周波の強調（高周波の強調（HighHigh--pass filterpass filter））

［参考］画像の平滑化［参考］画像の平滑化

平滑化（＝ノイズの低減）

局所演算：

Gaussian FilterMedian Filter

周波数演算：

Low-pass Filter

低周波の強調（低周波の強調（LowLow--pass filterpass filter））

［実験７］画像の先鋭化・平滑化

画像の先鋭化・平坦化によって

画像の見え方は、どう変わったか？

ヒストグラムは、どう変わったか？

［課題］［課題］

デジカメや携帯電話で撮影した適切な大きさの様々なカラー画像（複数）に対して、Photoshopや他のレタッチソフトを利用して、以下の考察・処理を行おう！

1. ヒストグラムにより、原画像が、どのような明るさ・色彩の傾向の画像かを考察する。

2. カラー画像をモノクロ化する。どのような手法によりモノクロ化したか？その手法の特徴・利点・問題点は？

［課題］［課題］

3. トーンカーブ

明部の強調、暗部の強調、中間部の強調、明部＆暗部の強調

ヒストグラムがどのように変化したか？

4. ガンマ補正

明部の強調、暗部の強調

ヒストグラムがどのように変化したか？

［課題］［課題］

5. ヒストグラム平坦化による画像強調

明部・暗部・中間部はどのようになったか？

ヒストグラムがどのように変化したか？

（注）画像・ヒストグラム等のスナップショットをMSWordの書類に貼り付けて、説明・考察を付け加えて、PDF化して提出。

講義の資料講義の資料 on Webon Web

講義資料

http://www.teu.ac.jp/kougi/hp001/

参考資料

http://www.indsys.chuo-u.ac.jp/~kato/HM/http://www.hm.indsys.chuo-u.ac.jp/http://www.jske.org/

教科書・参考書教科書・参考書

岸野文郎、他：「画像と空間の情報処理｣（岩波、3800円）

淀川英司、他：「視聴覚の認知科学」（電子情報通信学会、2800円）

池田光男：「目は何を見ているか」（平凡社、2400円）