(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像を表す画像データに対して、鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理とこの補間処理による補間画像よりも鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理とを組み合わせて所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理を行なう画像データの補間処理方法において、
補間点が前記画像データの変化が急峻なエッジ部にあるか否かを、前記補間点の近傍の前記原画像の画素の画像データに基づいた演算結果と、前記所望の鮮鋭度が低い程大きな値となるように設定された閾値とを比較して判定し、
前記補間点がエッジ部にあると判定したときは、該補間点については、前記所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理よりもエッジをシャープに維持し得る補間処理に基づいて補間画像データを求めることを特徴とする画像データの補間処理方法。
【請求項２】
前記補間点が前記エッジ部にあるか否かの判定は、該補間点の近傍４つの前記原画像の画素の画像データに基づいた演算結果と前記閾値とを比較することにより行なうことを特徴とする請求項１記載の画像データの補間処理方法。
【請求項３】
前記エッジをシャープに維持し得る補間処理が、レプリケーション補間処理であることを特徴とする請求項１または２記載の画像データの補間処理方法。
【請求項４】
前記鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理がCubic スプライン補間演算処理であり、前記鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理がＢスプライン補間演算処理であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の画像データの補間処理方法。
【請求項５】
原画像を表す画像データに対して、鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理とこの補間処理による補間画像よりも鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理とを組み合わせて所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理を行なう補間処理手段を有する画像データの補間処理装置において、
補間点が前記画像データの変化が急峻なエッジ部にあるか否かを、前記補間点の近傍の前記原画像の画素の画像データに基づいた演算結果と、前記所望の鮮鋭度が低いほど大きな値となるように設定された所定の閾値とを比較して判定する判定手段と、
前記所望の鮮鋭度が低い程前記所定の閾値が大きな値となるように、該鮮鋭度と所定の閾値とが対応付けられた変換テーブルと、
前記所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理を行なう補間処理手段を第１の補間処理手段としたとき、該第1の補間処理手段による補間処理よりもエッジをシャープに維持し得る補間処理に基づいて補間画像データを求める第２の補間処理手段と、
前記判定手段が、前記補間点がエッジ部にあると判定したときは、該補間点に対する補間処理を前記第２の補間処理手段による補間処理に切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする画像データの補間処理装置。
【請求項６】
前記エッジをシャープに維持し得る補間処理が、レプリケーション補間処理であることを特徴とする請求項５記載の画像データの補間処理装置。
【請求項７】
前記鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理がCubic スプライン補間演算処理であり、前記鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理がＢスプライン補間演算処理であることを特徴とする請求項５または６記載の画像データの補間処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像データの補間処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、写真フイルムに記録された画像を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生記録することが種々の分野で行われている。また、人体等の被写体の放射線画像情報を一旦シート状の蓄積性蛍光体に記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像データに基づき被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線画像記録再生システムがすでに実用化されている。このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画像を記録しうるという実用的な利点を有している。
【０００３】
上記のように画像信号を得てこの画像信号に基づいて可視画像を再生するシステムにおいて、その可視画像のうち観察対象となる関心領域をより詳細に観察したいとき、その領域を拡大等して再生することがある。この場合、拡大して再生に供する画像データの数を原画像に対応した原画像データのデータ数のままとして拡大再生したのでは、人の視覚の特性上その拡大画像の鮮鋭度は原画像よりも相対的に低下したものとして認識される。このため画像を単に拡大再生しただけでは鮮鋭度が低下して画像の詳細な観察はできない。
【０００４】
そこで、原画像を読み取って得られた原画像データに対して所定の補間処理を施して原画像データ数とは異なるデータ数、具体的には拡大再生に際しては原画像データよりも多いデータ数の２次的な画像データである補間画像データを求め、この補間画像データに基づいて可視画像の再生を行うことによって、拡大再生した場合でも画像の鮮鋭度の低下を防止することができる。
【０００５】
このように画像データに対する補間処理としては従来より種々の方法が提案されているが、一般に３次のスプライン補間関数による処理がよく用いられている。この処理は、デジタル的に得られた原画像データ｛Ｙk ｝を隣接する各画素間（各区間という）ごとに３次関数｛ｆk ｝で結び、補間点（補間しようとする点）の設定位置（上記各区間内での設定位置）におけるｆk の値を補間画像データとするものである。
【０００６】
このように原画像データを通過する補間演算は、鮮鋭度が比較的高い補間処理であり、例えばCubic スプライン（キュービックスプライン）補間関数などが知られている。以下このCubic スプライン補間関数について具体的に説明する。
【０００７】
原画像からデジタル的に読み取って得られた連続する画素Ｘk-2 ，Ｘk-1 ，Ｘk ，Ｘk+1 ，Ｘk+2 ，…の画像データ（原画像データ）を図２に示すようにそれぞれＹk-2 ，Ｙk-1 ，Ｙk ，Ｙk+1 ，Ｙk+2 ，…とする。ここで、３次のスプライン補間関数は、各区間Ｘk-2 〜Ｘk-1 ，Ｘk-1 〜Ｘk ，Ｘk 〜Ｘk+1 ，Ｘk+1 〜Ｘk+2 ごとにそれぞれ設定され、各区間に対応するスプライン補間関数をｆk-2 ，ｆk-1 ，ｆk ，ｆk+1 ，ｆk+2 とする。この補間関数はいずれも各区間の位置を変数とする３次関数である。
【０００８】
ここで、補間点Ｘp が区間Ｘk 〜Ｘk+1 の範囲にある場合について説明する。なお、区間Ｘk 〜Ｘk+1 に対応するスプライン補間関数ｆk は下記式（１）で表される。
【０００９】
ｆｋ（ｘ）＝Ａkｘ3 ＋Ｂkｘ2 ＋Ｃkｘ＋Ｄk （１）
Cubic スプライン補間関数ｆk においては、原画像の画素（元のサンプル点）を通ることと、その第１階微分係数が各区間間で連続することが必要とされ、さらに、画素Ｘk における第１階微分係数が、その画素Ｘk の前後の画素であるＸk-1 とＸk+1 とについて、これらの画像データＹk-1 、Ｙk+1 の勾配（Ｙk+1 −Ｙk-1 ）／（Ｘk+1 −Ｘk-1 ）に一致することが条件である。
【００１０】
以上の条件から、補間点Ｘp における補間画像データＹｐは、
Ｙｐ ＝｛（−ｔ3 ＋２ｔ2 −ｔ）／２｝Ｙk-1
＋｛（３ｔ3 −５ｔ2 ＋２）／２｝Ｙk
＋｛（−３ｔ3 ＋４ｔ2 ＋ｔ）／２｝Ｙk+1
＋｛（ｔ3 −ｔ2 ）／２｝Ｙk+2           （２）
ここで、原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 の各係数を補間係数ｃk-1 、ｃk 、ｃk+1 、ｃk+2 と称し、これらは、
ｃk-1 ＝（−ｔ3 ＋２ｔ2 −ｔ）／２
ｃk  ＝（３ｔ3 −５ｔ2 ＋２）／２
ｃk+1 ＝（−３ｔ3 ＋４ｔ2 ＋ｔ）／２
ｃk+2 ＝（ｔ3 −ｔ2 ）／２
と表すことができる。
【００１１】
ところで、上記Cubic スプライン補間関数は、前述したように元のサンプル点を通ることと、その第１階微分係数が各区間間で連続することが必要とされていて、鮮鋭度の比較的高いシャープな２次画像（補間により得られる画像）を再生するための補間画像データを得る補間関数であるが、一方、原画像の濃度変化が緩い部分についての補間演算では鮮鋭度は比較的低いが滑らかな２次画像を再生するのが望ましい。このように鮮鋭度は比較的低いが滑らかな２次画像を再生する補間画像データを得る補間関数としては例えばＢスプライン（ビースプライン）補間関数が知られている。このＢスプライン補間関数は、元のサンプル点を通ることは必要とされない代わりに、第１階微分係数および第２階微分係数（ｆ″（Ｘ）で表す）が各区間間で連続することが必要とされる。すなわち式（１）において、
Ｙp ＝ｆk （ｔ）＝｛（−ｔ3 ＋３ｔ2 −３ｔ＋１）／６｝Ｙk-1
＋｛（３ｔ3 −６ｔ2 ＋４）／６｝Ｙk
＋｛（−３ｔ３ ＋３ｔ2 ＋３ｔ＋１）／６｝Ｙk+1
＋｛ｔ3 ／６｝Ｙk+2           （３）
したがって、原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 にそれぞれ対応する補間係数ｂk-1 、ｂk 、ｂk+1 、ｂk+2 は、
ｂk-1 ＝（−ｔ3 ＋３ｔ2 −３ｔ＋１）／６
ｂk  ＝（３ｔ3 −６ｔ2 ＋４）／６
ｂk+1 ＝（−３ｔ3 ＋３ｔ2 ＋３ｔ＋１）／６
ｂk+2 ＝ｔ3 ／６
と表すことができる。
【００１２】
以上の演算を各区間Ｘk-2 〜Ｘk-1 ，Ｘk-1 〜Ｘk ，Ｘk 〜Ｘk+1 ，Ｘk+1 〜Ｘk+2 について繰り返すことにより、原画像データの全体について原画像データとは間隔の異なる補間画像データを求めることができる。
【００１３】
このように２次画像（補間画像）を高い鮮鋭度でシャープに再生したい場合は例えばCubic スプライン補間関数を用い、低い鮮鋭度で滑らかに再生したい場合は例えばＢスプライン補間関数を用いればよい。
【００１４】
ここで本願出願人は、互いに異なる鮮鋭度を有する２つの補間関数の対応する係数同士を、所望とする補間画像の鮮鋭度に応じて重み付け加算すること等により、補間画像の鮮鋭度をきめ細かく調整することを可能とした画像データの補間処理方法を提案している（特開平２−278478号参照）。この方法によれば、例えば鮮鋭度が互いに異なる２つの補間関数として上記Cubic スプライン補間関数とＢスプライン補間関数とを採用した場合、Cubic スプライン補間関数の補間係数ｃk-1 、ｃk 、ｃk+1 、ｃk+2 とＢスプライン補間関数の補間係数ｂk-1 、ｂk、ｂk+1 、ｂk+2 とを、原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 に対応するごとに重み付けして加算するものであり、この重み付けの割合（係数）αを変更することにより、最もシャープな鮮鋭度（α＝０）から最も滑らかな鮮鋭度（α＝１）の範囲内の中間的な所望とする鮮鋭度の２次画像を得るものである。
【００１５】
すなわち、
ａk-1 ＝（１−α）ｃk-1 ＋αｂk-1
ａk  ＝（１−α）ｃk ＋αｂk
ａk+1 ＝（１−α）ｃk+1 ＋αｂk+1
ａk+2 ＝（１−α）ｃk+2 ＋αｂk+2（ただし、０≦α≦１）
このようにして得られた新たな補間係数ａk-1 、ａk 、ａk+1 、ａk+2 に基づいて下記式（４）により補間画像データＹp を算出する。
【００１６】
Ｙp ＝ａk-1 Ｙk-1 ＋ａk Ｙk ＋ａk+1 Ｙk+1 ＋ａk+2 Ｙk+2 （４）
なお、実際の画像は画素が２次元に配列されて形成されるため、上記補間係数ａk を、互いに異なる２つの配列方向（ｉ方向、ｊ方向とする）ごとの補間係数ＢijまたはＣijと表すものとする。
【００１７】
さらに本願出願人は、Cubic スプライン補間関数単独で得られる補間画像よりもさらにシャープな鮮鋭度を有する補間画像や、Ｂスプライン補間関数単独で得られる補間画像よりもさらに滑らかな鮮鋭度を有する補間画像まで多彩な表現を可能とするために、上記重み付けの係数αを０以上１以下の範囲に限らず、全実数とすることを提案している（特願平７−177007号の明細書等参照）。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで補間点が、例えば文字等のように画像データの変化（例えば濃度変化）が急峻なエッジ部にある場合に、そのエッジ部の鮮鋭性を補間処理によって鈍らせないためには、例えば図４に示すように、補間点の補間画像データをその補間点に最も近い原画像の画素の画像データと同一にするレプリケーション補間方法（または最近傍補間方法）等が適当である。このレプリケーション補間方法等は特にエッジの保存性に優れるという利点がある。
【００１９】
そこでまず入力された画像データについて、補間画像データを算出する対象の補間点が原画像のエッジ部にあるか否かを閾値処理を行なうことによって判定し、その結果、補間点がエッジ部にあると判定された場合は、その補間点についてはレプリケーション補間方法により補間画像データを求め、補間点がエッジ部にはないと判定された場合は、その補間点については上記特願平７−177007号に開示した２種類の補間関数の重み付けによる補間処理（以下、この演算処理を便宜上、単にスプライン補間処理と称するものとする）を適用するのが望ましい。
【００２０】
このような補間処理を採用すれば、画像中のエッジ部についてはシャープな鮮鋭度を維持しつつ、他の部分については上記係数αを変化せしめて所望の鮮鋭度の補間画像を得ることができる。
【００２１】
ところで、このようにエッジ部とその他の部分とで異なる補間演算方法を適用した場合、適用する補間処理（例えばスプライン補間処理とレプリケーション補間処理）が切り替えられる境界部分では例えば図８に示すように、補間関数の曲線が不連続となる。そしてこの不連続な部分はエッジ部のように補間画像データが急峻に変化するため、補間画像において不自然な濃度変化として認識される。
【００２２】
このような不連続な部分は、エッジ部以外の部分の鮮鋭度を低くして滑らかな補間画像を所望とした場合に特に目立つものとなる。
【００２３】
すなわちエッジ部以外の部分についてもその鮮鋭度を高いものとしたい場合には、前述の重み付けの割合である係数αを０以下の実数とすればよいが、このような値に係数αが設定されたスプライン補間処理の補間関数はレプリケーション補間処理の補間関数に非常に近いものとなるため、スプライン補間処理とレプリケーション補間処理との境界における補間画像データ（濃度等）の不連続だけが際立つという不自然さを感じることはない。
【００２４】
しかし、所望とする補間画像の鮮鋭度が低い場合には、全体的に濃度が滑らかな変化している補間画像において、上記境界部だけが際立って鮮鋭度の高いエッジ部として再生されるため、不自然な印象をあたえるものとなる。
【００２５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、エッジ部についてはレプリケーション補間処理等のエッジ部をシャープに維持した補間処理を適用し、その他の部分については所望の鮮鋭度の画像となるように鮮鋭度の調整が可能なスプライン補間処理を適用する補間処理方法および補間処理装置において、エッジ部以外の画像部分についての所望の鮮鋭度が低い場合に、上記２つの補間処理の境界で生じる不連続な濃度（画像データ）変化を目立たなくする補間処理方法および補間処理装置を提供することを目的とするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像データの補間処理方法は、原画像を表す画像データに対して、鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理とこの補間処理による補間画像よりも鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理とを組み合わせて鮮鋭度の調整を可能とした、所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理を行なう画像データの補間処理方法において、
補間点が文字等のように画像データの変化が急峻なエッジ部にあるか否かを、例えば図３のグラフ（またはテーブル）に示すように、所望の鮮鋭度が低い（レスポンスが弱い）程大きな値となるように設定された閾値を用いて判定し、
前記補間点がエッジ部にあると判定したときは、該補間点についてはレプリケーション補間法等のエッジをシャープに維持し得る補間処理に基づいて補間画像データを求めることを特徴とするものである。
【００２７】
すなわち、補間画像の鮮鋭度を高くしたいときはエッジの存在を判定する閾値を小さくし、一方、補間画像の鮮鋭度を低く、すなわち滑らかな画像としたいときは閾値を大きくすることを特徴とし、エッジか否かを判定するための閾値の大きさを所望の鮮鋭度に応じてこのように変化させることにより、特に滑らかな鮮鋭度の補間画像を望んだ場合に、文字等に代表される２値画像のような大きな信号変動部分のみをエッジと判定し、このエッジと判定された信号変動部分についてのみ、補間処理をレプリケーション補間等のエッジがシャープに維持される補間処理方法を適用するものである。
【００２８】
ここで、補間点がエッジ部にあるか否かの判定は、例えば補間点の近傍４つの原画像の画素の画像データに基づいた演算結果と閾値とを比較することにより行なえばよく、具体的には図５に示すように、補間点（×印）を囲む４つの原画像の画素（格子点）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、各格子点の画像データＳＡ  ，ＳＢ，ＳＣ  ，ＳＤ  間の差を求め、得られた６つの差のうち１つでも閾値を超えた場合は、補間点はエッジ部にあると判定し、それ以外の場合は、補間点はエッジ部にないと判定する方法が簡便であり実用上適当である。ただし、この方法に限るものではなく、公知の種々のエッジ判定方法を採用することができる。
【００２９】
また、エッジをシャープに維持する補間処理の一つとしてのレプリケーション補間法とは、図４に示すように黒丸印を画像データとしたとき、補間画像データ（×印）をその補間点の最も近くにある画像データ（黒丸印）と同一の値とする（複写する）補間処理法である。
【００３０】
さらにまた、鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理としては、例えばCubic スプライン補間関数を用いた補間処理を適用することができる。この場合、この補間処理による補間画像よりも鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理としては、例えばＢスプライン補間関数を用いた補間処理を用いるのが好適である。
【００３１】
そして、鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理とこの補間処理による補間画像よりも鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理とを組み合わせて所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理とは、具体的には、前述した好適なCubicスプライン補間関数とＢスプライン補間関数とを採用した場合、Cubic スプライン補間関数の補間係数ｃk-1 、ｃk 、ｃk+1 、ｃk+2 とＢスプライン補間関数の補間係数ｂk-1 、ｂk 、ｂk+1 、ｂk+2 とを、原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 に対応するごとに重み付けして加算するものであり、この重み付けの割合αを変更することにより、シャープな鮮鋭度から滑らかな鮮鋭度の範囲内または範囲外の所望とする鮮鋭度の下記式（４）で表される２次画像を得るものをいう。
【００３２】
すなわち、
ａk-1 ＝（１−α）ｃk-1 ＋αｂk-1
ａk ＝（１−α）ｃk ＋αｂk
ａk+1 ＝（１−α）ｃk+1 ＋αｂk+1
ａk+2 ＝（１−α）ｃk+2 ＋αｂk+2 
Ｙp ＝ａk-1 Ｙk-1 ＋ａk Ｙk ＋ａk+1 Ｙk+1 ＋ａk+2 Ｙk+2     （４）
本発明の画像データの補間処理装置は本発明の補間処理方法を実施するための装置であって、原画像を表す画像データに対して、鮮鋭度の比較的高い補間画像を得る補間処理とこの補間処理による補間画像よりも鮮鋭度の低い補間画像を得る補間処理とを組み合わせて所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理を行なう補間処理手段を有する画像データの補間処理装置において、補間点が前記画像データの変化が急峻なエッジ部にあるか否かを、所定の閾値を用いて判定する判定手段と、例えば図３に示すように前記所望の鮮鋭度が低い程前記所定の閾値が大きな値となるように、該鮮鋭度と所定の閾値とが対応付けられた変換テーブルと、所望の鮮鋭度の補間画像を求めるための補間処理を行なう上記補間処理手段を第１の補間処理手段としたとき、レプリケーション補間法等のエッジをシャープに維持し得る補間処理に基づいて補間画像データを求める第２の補間処理手段と、前記判定手段が、前記補間点がエッジ部にあると判定したときは、その補間点に対する補間処理を第２の補間処理手段による補間処理に切り替える切替手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の画像データの補間処理方法、補間処理装置は、原画像データに基づいて、補間点がエッジ部にあるか否かを判定するために用いる閾値を、補間処理により得られる画像についての所望とする鮮鋭度に応じて変化させることにより、補間画像の鮮鋭度が高い場合と低い場合とで、レプリケーション補間処理等のエッジをシャープに維持し得る補間処理法を適用するエッジ部の範囲を変えるものである。
【００３４】
すなわち、前述した式（４）で示したスプライン補間処理による補間画像の所望の鮮鋭度が低い（滑らかな）場合には、この閾値は図３に示すように極端に高く設定される。例えば、画像の濃度値のダイナミックレンジがデジタル値として０〜1023で表されている場合に、エッジか否かの閾値は1000程度に設定されている。この結果、補間点がエッジ部にあると判定されるためには、この閾値を超える程度の非常に強いエッジ（濃度変化の割合が非常に大きいエッジ）であるか、あるいは、２値画像的な文字情報のエッジのみが対象になる。
【００３５】
そしてこのような大きい閾値を超えない程度の小さい信号変動部にある補間点については、レプリケーション補間処理等のエッジをシャープに維持しうる補間処理を適用せずに前述のスプライン補間処理を適用する。
【００３６】
これにより、滑らかな補間画像中において、濃度変化の割合があまり大きくないエッジ部（上記判定によればエッジ部とはされない濃度変動部）にある補間点が、しばしばレプリケーション補間処理等に切り替えられるのを防止し、この結果、レプリケーション補間処理等とスプライン補間処理との間で生じる不連続部が数多く発生して不自然な補間画像となるのを抑制することができる。
【００３７】
一方、上記強いエッジ部や文字情報のエッジ部にある補間点ついてはレプリケーション補間処理等を施すため、レプリケーション補間処理等とスプライン補間処理との間で不連続部が発生するが、このような非常に強いエッジ部については不連続部が発生しても、エッジ部のレスポンスが強いため視覚的にはあまり目立つことがない。
【００３８】
逆に、式（４）で示したスプライン補間処理による補間画像の所望の鮮鋭度が高い場合には、この閾値は図３に示すように小さな値に設定される。したがって、僅かな濃度変動部もエッジ部と判定されて、レプリケーション補間処理等とスプライン補間処理とがしばしば切り替えられる。この結果、これら２つの補間処理の境界で生じる不連続部も数多く発生することとなるが、補間画像についての所望とする鮮鋭度が高い範囲においては、式（４）で示したスプライン補間処理の補間曲線はレプリケーション補間処理等の補間曲線に近似するため、スプライン補間処理のみによってもこの不連続部と同様の現象が生じ、結果的にこのような補間処理の切替えで生じる不連続部だけが視覚的に際立つということがなく、この補間処理の切替えによって不自然な補間画像が生じるということがない。
【００３９】
このように本発明の補間処理方法、補間処理装置によれば、特に補間画像についての所望の鮮鋭度が低い場合にも、レプリケーション補間処理等とスプライン補間処理との境界で生じる不連続な濃度変化を目立たなくすることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像データの補間処理方法の具体的な実施の形態について説明する。
【００４１】
図１は本発明の画像データの補間処理方法を実施するための具体的な実施形態である補間処理装置30を内包する画像再生システムを示す概略ブロック図である。図示の画像再生システムは、画像を表す画像データを記憶した画像データ記憶装置10と、所定の再生フォーマットに適合するように画像データ記憶装置10に記憶された画像データ（以下、１次画像データまたは原画像データという）Ｓorg に対して所定の信号処理を施すマルチフォーマッタ20と、マルチフォーマッタ20により所定の信号処理が施された画像データ（以下、２次画像データまたは補間画像データという）Ｓ′に基づいて、上記所望の再生フォーマットの可視画像を再生するＣＲＴやプリンタ等の再生手段40とを備えた構成である。
【００４２】
マルチフォーマッタ20は、例えば、１枚のフイルムを互いに異なる４つの小さい領域に分けて、その各領域にそれぞれ異なる４つの画像を縮小してプリントするフォーマット、１枚のフイルム上に１つの大きな画像をそのままプリントするフォーマット、あるいは画像の一部を拡大してその拡大した部分をフイルム上にプリントするフォーマット等、画像を再生するにあたっての各種のフォーマットに適合するように１次画像データＳorg を信号処理するものであり、特に画像の拡大縮小に際して、１次画像データＳorg とはデータ数の異なる２次画像データ（補間画像データ）を補間演算によって算出する本発明の補間処理装置30を内包しているものである。
【００４３】
ここで本実施形態において使用される１次画像データＳorg は、図２に示すように、等間隔の周期でサンプリングされた一方向に配列されたサンプリング点（画素）Ｘk-2 ，Ｘk-1 ，Ｘk ，Ｘk+1 ，Ｘk+2 ，…、に対応したデジタル画像データＹk-2 ，Ｙk-1 ，Ｙk ，Ｙk+1 ，Ｙk+2 ，…、である。
【００４４】
マルチフォーマッタ20に内包された補間処理装置30は、オリジナルのサンプリング点Ｘk 〜Ｘk+1 間に設けられた補間点Ｘp の第１の２次画像データＹp1を表す３次のCubic スプライン補間演算式（２）における各原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 にそれぞれ対応する補間係数ｃk-1 、ｃk 、ｃk+1 、ｃk+2 を、下記にそれぞれ示すものとして記憶したCubic スプライン補間係数記憶手段32と、
Ｙp1 ＝ｃk-1 Ｙk-1 ＋ｃk Ｙk ＋ｃk+1 Ｙk+1 ＋ｃk+2 Ｙk+2 （２）
ｃk-1 ＝（−ｔ3 ＋２ｔ2 −ｔ）／２
ｃk  ＝（３ｔ3 −５ｔ2 ＋２）／２
ｃk+1 ＝（−３ｔ3 ＋４ｔ2 ＋ｔ）／２
ｃk+2 ＝（ｔ3 −ｔ2 ）／２
（ただし、ｔ（０≦ｔ≦１）は格子間隔を１とし、画素Ｘk を基準としたときの補間点Ｘp の画素Ｘk+1 方向への位置を示す。）
オリジナルのサンプリング点Ｘk 〜Ｘk+1 間に設けられた補間点Ｘp の第２の２次画像データＹp2を表す３次のＢスプライン補間演算式（３）における各原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 にそれぞれ対応する補間係数ｂk-1 、ｂk 、ｂk+1 、ｂk+2 を、下記にそれぞれ示すものとして記憶したＢスプライン補間係数記憶手段31と、
Ｙp2 ＝ｂk-1 Ｙk-1 ＋ｂk Ｙk ＋ｂk+1 Ｙk+1 ＋ｂk+2 Ｙk+2 （３）
ｂk-1 ＝（−ｔ3 ＋３ｔ2 −３ｔ＋１）／６
ｂk  ＝（３ｔ3 −６ｔ2 ＋４）／６
ｂk+1 ＝（−３ｔ3 ＋３ｔ2 ＋３ｔ＋１）／６
ｂk+2 ＝ｔ3 ／６
（ただし、ｔ（０≦ｔ≦１）は格子間隔を１とし、画素Ｘk を基準としたときの補間点Ｘp の画素Ｘk+1 方向への位置を示す。）
Cubic スプライン補間係数記憶手段32に記憶された補間係数（以下、Cubic スプライン補間係数という）ｃk-1 、ｃk 、ｃk+1 、ｃk+2 とＢスプライン補間係数記憶手段31に記憶された補間係数（以下、Ｂスプライン補間係数という）ｂk-1 、ｂk 、ｂk+1 、ｂk+2 とを、次式（５）〜（８）にしたがって、原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 に対応するごとに重み付けして加算する補間係数演算手段33と、
ａk-1 ＝（１−α）ｃk-1 ＋αｂk-1
＝｛（２α−３）ｔ3 −（３α−６）ｔ2 −３ｔ＋α｝／６       （５）
ａk  ＝（１−α）ｃk ＋αｂk
＝｛（９−６α）ｔ3 ＋（９α−１５）ｔ2 ＋（６−２α）｝／６  （６）
ａk+1 ＝（１−α）ｃk+1 ＋αｂk+1
＝｛（６α−９）ｔ3 −（９α−１２）ｔ2 ＋３ｔ＋α｝／６     （７）
ａk+2 ＝（１−α）ｃk+2 ＋αｂk+2
＝｛（３−２α）ｔ3 ＋（３α−３）ｔ2 ｝／６                  （８）
この重み付けの割合（すなわち鮮鋭度）を決定する任意のパラメータαを補間係数演算手段33に入力する入力手段35と、予め、下記式（４）の３次のスプライン補間関数演算式を記憶し、補間係数演算手段33により求められたパラメータαに応じた補間係数ａk-1 、ａk 、ａk+1、ａk+2 および原画像データＹk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 に基づいて、補間点Ｘp の補間画像データＹp を式（４）にしたがって求める第１の補間演算手段34と、
Ｙp ＝ａk-1 Ｙk-1 ＋ａk Ｙk ＋ａk+1 Ｙk+1 ＋ａk+2 Ｙk+2 （４）
補間点Ｘp が原画像のエッジ部にあるか否かを、所定の閾値を用いて判定する判定手段37a と、パラメータαが大きい程、すなわち補間画像のレスポンスが弱い程、上記閾値が大きな値となるように、図３に示すようにパラメータαと閾値とが対応付けられた変換テーブル36と、レプリケーション補間法に基づいて補間画像データＹp を求める第２の補間演算手段38と、判定手段37a が、補間点Ｘp がエッジ部にあると判定したときは、補間点Ｘpについては第２の補間演算手段38による補間処理を適用するように、補間点Ｘpがエッジ部にないと判定したときは、補間点Ｘp については第１の補間演算手段34による補間処理を適用するように、両補間演算手段38，34を切り替える切替手段37b と、第１の補間演算手段34により補間処理されたエッジ部以外の補間点の補間画像データと第２の補間演算手段38により補間処理されたエッジ部の補間点の補間画像データとを補間画像データ全体として合成して出力する合成手段39とを備えた構成である。
【００４５】
なお、各スプライン補間係数記憶手段31，32に記憶された補間係数ｂk-1 、ｂk 、ｂk+1 、ｂk+2 、ｃk-1 、ｃk 、ｃk+1 、ｃk+2 は、前述したアルゴリズムにより求められたものである。また上記パラメータαは全実数を採ることができる。
【００４６】
また、実際の画像は画素が２次元に配列されて形成されるため、上記各補間係数ａk-1 〜ａk+2 、ｂk-1 〜ｂk+2 、ｃk-1 〜ｃk+2 は、画像を構成する画素の互いに異なる２つの配列方向（例えば互いに直交するｉ方向とｊ方向）ごとに求められるものである。
【００４７】
さらに、補間係数演算手段33が予め前記式（５）〜（８）における上記各係数ｂk-1 〜ｂk+2 、ｃk-1 〜ｃk+2 をも記憶しておくことによって、Ｂスプライン補間係数記憶手段31およびCubic スプライン補間係数記憶手段32を省略することもできる。
【００４８】
ここで、本実施形態の画像再生システムは単に補間画像データＳ′を出力するだけでなく、補間画像データＳ′の配列の間隔を原画像データＳorg の配列間隔と同一になるように拡張することによって、補間画像は原画像を拡大したものとして再生される。この処理は通常マルチフォーマッタ20の機能による。このためマルチフォーマッタ20には図示しない入力手段から所望の拡大倍率が入力されるように構成されており、補間点はこの拡大率に応じて設定される。
【００４９】
なお第２の補間演算手段38によるレプリケーション補間法は、補間画像データを、その補間点に最も近いオリジナルのサンプリング点の画像データとする補間方法である。
【００５０】
次に、本実施形態の画像再生システムの作用について説明する。
【００５１】
まず、マルチフォーマッタ20は画像データ記憶装置10に予め記憶されている１次画像データＳorg を読み出す。またマルチフォーマッタ20は、図示しない上記入力手段から入力された拡大倍率に応じた拡大画像を表す補間画像データを得るために、この読み出された１次画像データＳorg をマルチフォーマッタ20内の補間処理装置30に入力する。
【００５２】
補間処理装置30に入力された１次画像データＳorg は、第１および第２の補間演算手段34，38、並びに判定手段37a に入力される。
【００５３】
一方、Ｂスプライン補間係数記憶手段31、Cubic スプライン補間係数記憶手段32は、マルチフォーマッタ20への図示しない入力手段から入力された拡大倍率に応じた補間点の位置を表すｔの値を設定する。すなわち、例えば拡大倍率が２倍であれば、隣接するオリジナルのサンプリング点の間隔を２等分するように各サンプリング点の間に１つの補間点が設定され、前述のｔの値として0.5 および1.0 が設定され、拡大倍率が３倍であれば、サンプリング点の間隔を３等分するように各サンプリング点の間に２つの補間点が設定され、ｔの値として0.333,0.666,1.0 （＝0.999 ）の各値が設定され、10倍の場合はサンプリング点の間隔を10等分するように各サンプリング点の間に９つの補間点が設定され、ｔの値として0.1,0.2,…,1.0の各値がｔの値として設定される。
【００５４】
このようにして設定されたｔの値ごとのＢスプライン補間係数、Cubic スプライン補間係数が補間係数演算手段33に入力される。
【００５５】
さらに、入力手段35には、２次画像の所望の鮮鋭度に対応するパラメータ（係数）αの値が入力され、このパラメータαの値も補間係数演算手段33に入力される。なおこのパラメータαの値は変換テーブル36にも入力される。
【００５６】
パラメータαについては、外部から操作者が直接パラメータαを入力してもよいし、あるいは操作者が所望とする補間画像の鮮鋭度に応じたレスポンスＲを入力することにより入力手段35の内部で、例えば変換テーブルを用いてこのレスポンスＲを対応するパラメータαに変換するようにしてもよい。入力手段35を上述のように構成することによって、鮮鋭度の変化の程度を実感として把握し易いレスポンスＲによる指定が可能となる。
【００５７】
補間係数演算手段33は、入力されたｔの値ごとのＢスプライン補間係数およびCubic スプライン補間係数と、パラメータαとに基づいて、パラメータαの値に応じたｔの値ごとの新たな補間係数ａk-1 、ａk 、ａk+1 、ａk+2 を式（５）〜（８）にしたがって算出する。
【００５８】
算出された新たな補間係数ａk-1 、ａk 、ａk+1 、ａk+2 は、第１の補間演算手段34に入力される。
【００５９】
一方、変換テーブル36は入力手段35から入力されたパラメータαに基づいて、このパラメータαに対応するエッジ判定用の閾値を求める。この閾値は図３より明らかなように、パラメータαが大きい程、すなわち補間画像のレスポンスが弱い程、大きな値として出力される。
【００６０】
出力された閾値は、判定手段37a に入力される。判定手段37a にはさらに画像データ記憶手段10から１次画像データが入力されるが、この判定手段37a は、図５に示すような補間点Ｐを囲む４つのサンプリング点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる単位格子の各サンプリング点の１次画像データＳＡ  ，ＳＢ  ，ＳＣ  ，ＳＤ  間の差｜ＳＡ  −ＳＢ  ｜，｜ＳＡ  −ＳＣ  ｜，｜ＳＡ  −ＳＤ  ｜，｜ＳＢ  −ＳＣ  ｜，｜ＳＢ  −ＳＤ  ｜，｜ＳＣ  −ＳＤ  ｜を求める。これらの差は、隣接するサンプリング点間の濃度値の差を意味するため、この値が大きい場合はその部分に、画像のエッジ部が存在することを意味する。逆にこの値が小さい場合は、濃度値の変動が少ない濃度平坦部であることを意味する。
【００６１】
判定手段37a は、これらの差のそれぞれと変換テーブル36から入力された閾値とを比較し、いずれか１つの差が閾値を上回った場合には、その閾値を上回ったサンプリング点間にエッジ部が存在すると判定する。
【００６２】
逆に、これらの差の全てが上記閾値を下回った場合（正確には閾値と等しい場合も含む）には、いずれのサンプリング点間にもエッジ部が存在しないと判定する。
【００６３】
このようにエッジが存在するか否かの判定の結果、エッジが存在すると判定した場合は、切替手段37b は第２の補間演算手段38に切り替えて、その補間点についての補間画像データの演算は第２の補間演算手段38によりレプリケーション補間処理を行ない、エッジが存在しないと判定した場合は、切替手段37b は第１の補間演算手段34に切り替えて、その補間点についての補間画像データの演算は第１の補間演算手段34により、式（４）の３次のスプライン補間演算式にしたがって、ｔごとの補間点Ｘp の補間画像データＹp を算出する。
【００６４】
このようにして得られた各補間点の補間画像データＳ′は合成手段39に入力される。
【００６５】
合成手段39は両補間演算手段34，38から入力された全ての補間点の補間画像データＳ′を補間画像を再生するための画像データとして配列して再生手段40に出力する。
【００６６】
再生手段40は入力された補間画像データＳ′に基づいた画像を可視画像として再生する。
【００６７】
このようにして再生される可視画像（補間画像）は、入力するパラメータαの値を変化させるだけで簡単にその鮮鋭度が調整されるものであるとともに、補間点がエッジ部にあるか否かを判定するために用いる閾値を、パラメータαに応じて変化させることにより、補間画像の鮮鋭度を高く設定した場合にはエッジと判定されるような濃度変動部も、補間画像の鮮鋭度を低く設定した場合にはエッジと判定されないようにし、滑らかな補間画像中においては、第２の補間演算手段38によるレプリケーション補間処理に切り替えられるのを抑止してレプリケーション補間とスプライン補間との境界で生じる不自然な濃度不連続部の発生を極力抑止することができる。
【００６８】
一方、例えば図６に示す胸腔の断層撮影画像に見られるような肋骨と他の臓器との境界線、あるいはこの画像とは別の方法で画像中に写し込んだＩＤ情報等の文字情報の輪郭線などの２値画像に近い画像部分については、エッジ部と判定してレプリケーション補間処理に切り替え、エッジ部のシャープさが鈍るのを防止することができる。そして、このようなレスポンスが極めて強いエッジ部については上述の不連続部が発生しても視覚的には目立つことがないため実用上の弊害はない。
【００６９】
なお、図１に示した画像再生システムで用いられる補間処理装置30は、画像データ記憶装置10に予め記憶された１次画像データを用いるものについて説明したが、本発明の補間処理装置はこの形態に限るものではなく、例えば図７に示すような画像読取装置により読み取って得られた、画像を表す画像データを用いる形態であってもよい。
【００７０】
すなわち、図７に示す画像読取装置は、被写体の透過Ｘ線画像が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート 100から、その蓄積記録された透過Ｘ線画像を画像情報として読み取る装置である。
【００７１】
Ｘ線画像が記録された蓄積性蛍光体シート 100はＸ線画像読取装置の読取部50の所定位置にセットされる。蓄積性蛍光体シート 100が読取部50の所定位置にセットされると、このシート 100はモータ51により駆動されるエンドレスベルト52により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レーザー光源53から発せられた光ビーム54はモータ55により駆動され矢印方向に高速回転する回転多面鏡56によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ57を通過した後、ミラー58により光路を変えて前記シート 100に入射し副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略垂直な矢印Ｘ方向に主走査する。シート 100の励起光54が照射された箇所からは、蓄積記録されているＸ線画像情報に応じた光量の輝尽発光光59が発散され、この輝尽発光光59は光ガイド60によって導かれ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）61によって光電的に検出される。
【００７２】
この光ガイド60はアクリル板等の導光性材料を成形して作られたものであり、直線状をなす入射端面60ａが蓄積性蛍光体シート 100上の主走査線に沿って延びるように配され、円環状に形成された射出端面60ｂにフォトマルチプライヤ61の受光面が結合されている。入射端面60ａから光ガイド60内に入射した輝尽発光光59は、該光ガイド60の内部を全反射を繰り返して進み、射出端面60ｂから射出してフォトマルチプライヤ61に受光され、Ｘ線画像を表わす輝尽発光光59がフォトマルチプライヤ61によって電気信号に変換される。
【００７３】
フォトマルチプライヤ61から出力されたアナログ出力信号Ｓはログアンプ62で対数的に増幅され、Ａ／Ｄ変換器63でデジタル信号化され、これによりオリジナルの１次画像データＳorg が得られ、前述のマルチフォーマッタ20に入力される。
【００７４】
このように本発明の補間処理装置30に使用される１次画像データは、画像データ記憶装置10に予め記憶されたものであってもよいし、図７に示すような画像読取装置により読み取って得られたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像データの補間処理方法を実施するための具体的な補間処理装置を内包する画像再生システムを示す概略ブロック図
【図２】等間隔の周期でサンプリングされた一方向に配列されたサンプリング点（画素）の原画像データからCubic スプライン補間処理により補間画像データを求める作用を説明するグラフ
【図３】鮮鋭度を決定する係数αと閾値とが対応付けられた変換テーブルを示すグラフ
【図４】レプリケーション補間方法により補間画像データを求める方法を示す図
【図５】エッジ部の存在の有無を判定する作用を説明するための図
【図６】胸腔の断層撮影画像を示す図
【図７】本発明の補間処理装置に用いられる１次画像データを取得する画像読取装置の一実施例を示す図
【図８】レプリケーション補間方法とスプライン補間方法との境界で生じる不連続部を示す図
【符号の説明】
10    画像データ記憶装置
20    マルチフォーマッタ
30    補間処理装置
31    Ｂスプライン補間係数記憶手段
32    Cubic スプライン補間係数記憶手段
33    補間係数演算手段
34    第１の補間演算手段
35    入力手段
36    変換テーブル
37a   判定手段
37b   切替手段
38    第２の補間演算手段
39    合成手段
40    再生手段
Ｓorg   １次画像データ（原画像データ）
Ｓ′    ２次画像データ（補間画像データ）
【図１】
0003706189.tif 000002
【図２】
0003706189.tif 000003
【図３】
0003706189.tif 000004
【図４】
0003706189.tif 000005
【図５】
0003706189.tif 000006
【図６】
0003706189.tif 000007
【図７】
0003706189.tif 000008
【図８】
0003706189.tif 000009