(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッドを使用して撮影を行うことにより、該グリッドに対応する縞模様状のグリッド像と放射線画像とからなる原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理方法において、
前記原画像信号に対して前記グリッド像を除去する処理を施してグリッド像除去信号を得、
前記原画像の高周波成分に関する信号を、該グリッド像除去信号に基づいて作成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記グリッド像除去信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、前記グリッド像除去信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記グリッド像除去信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、該各帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの信号について、該帯域制限画像信号の少なくとも一部を小さくするような変換処理を施して複数の変換画像信号を作成し、該各変換画像信号を積算することにより前記高周波成分に関する信号を得ることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
グリッドを使用して撮影を行うことにより、該グリッドに対応する縞模様状のグリッド像と放射線画像とからなる原画像の高周波成分に関する信号を算出する高周波信号算出手段と、該高周波成分に関する信号と前記原画像を表す原画像信号とを加算することにより該原画像の高周波成分を強調する加算手段とを備えた画像処理装置において、
前記原画像信号に対して前記グリッド像を除去する処理を施してグリッド像除去信号を得るグリッド像除去手段をさらに備え、
前記高周波信号算出手段が、該グリッド像除去信号に基づいて前記原画像の高周波成分に関する信号を作成する手段であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
前記高周波信号算出手段が、前記グリッド像除去信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、前記グリッド像除去信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記グリッド像除去信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、該各帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの信号について、該帯域制限画像信号の少なくとも一部を小さくするような変換処理を施して複数の変換画像信号を作成し、該各変換画像信号を積算することにより前記高周波成分に関する信号を得る手段であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像信号に対して、この画像信号の高周波成分を強調する非鮮鋭マスク処理（いわゆるボケマスク処理）を行う画像処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像を表す画像信号を得、この画像信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生表示することが種々の分野で行われている。例えば、放射線画像の診断性能を向上させるために、画像信号に対して非鮮鋭マスク処理（以下ボケマスク処理とする）等の周波数強調処理を施す方法が本出願人により提案されている（特開昭５５−１６３４７２  号公報、特開昭５５−８７９５３号公報等）。この周波数処理は、読み取った原画像信号Ｓｏｒｇ  に、この原画像信号Ｓｏｒｇ  から非鮮鋭マスク画像信号（以下ボケ画像信号とする）Ｓｕｓを引いたものに強調度βを乗じたものを加える処理を施すもので、これにより、画像において所定の空間周波数成分を強調するようにしたものである。これを式で表すと下記の式（１）のようになる。
【０００３】
Ｓｐｒｏｃ＝Ｓｏｒｇ  ＋β（Ｓｏｒｇ  ）（Ｓｏｒｇ  −Ｓｕｓ）    …（１）
（Ｓｐｒｏｃ：周波数処理された信号、Ｓｏｒｇ  ：原画像信号、Ｓｕｓ：ボケ画像信号、β：強調度）
ここで、ボケ画像信号Ｓｕｓは、画像を構成する画素おきに、各画素の周囲のＭ×Ｎの範囲内の原画像信号Ｓｏｒｇ  について、
Ｓｕｓ＝ΣＳｏｒｇ  ／（Ｍ×Ｎ）                    …（２）
なる演算を行うことにより求められる。
【０００４】
このようなボケマスク処理は、画像の画質を向上させるために行われるものであるが、以下のような問題がある。すなわち、画像において急激に濃度が変化しているエッジ部の近傍においてボケ画像信号を作成する場合、図１８に示すようにＭ×Ｎのマスク内にエッジ部が含まれてしまうため、そのボケ画像信号がエッジ部の濃度に影響されてしまい、このボケ画像信号により処理が行われた画像に、オーバーシュート、アンダーシュートあるいは偽輪郭などのアーチファクトが発生し、これにより画質が低下してしまう。
【０００５】
このため、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク信号を作成し、この非鮮鋭マスク信号に基づいて原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す帯域制限画像信号を作成し、下記の式（３）に基づいて処理を行うようにした画像処理方法および装置が提案されている（特願平７−２５２０８８号）。
【０００６】
0003618432.tif 000002
但し、Ｓｐｒｏｃ：高周波成分が強調された画像信号
Ｓｏｒｇ  ：原画像信号
Ｓｕｓｋ（ｋ＝１  〜Ｎ  ）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆｕｋ（ｋ＝１〜Ｎ）：各帯域制限画像信号を変換する非線形関数
この方法によればエッジ部近傍にアーチファクトが発生することなく、良好な処理済画像を得るボケマスク処理を行うことができる。
【０００７】
一方、Ｘ線フイルムや蓄積性蛍光体シート等の記録シートに被写体の放射線画像を撮影記録する際に、被写体で散乱された放射線が記録シートに照射されないように、４．０  本／ｍｍ程度の細かなピッチで放射線の透過しない例えば鉛と透過し易い例えばアルミニウムや木材等が交互に配置されたグリッドを被写体と記録シートとの間に配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被写体により散乱された放射線が記録シートに照射されにくいため、被写体の放射線画像のコントラストを向上させることができるが、一方記録シートには、被写体像とともに細かな縞模様状のグリッド像が記録される。
【０００８】
一方、放射線画像が記録された記録シートから画像信号を得る放射線画像読取装置は、通常、放射線画像情報を担持した光を光電的に読み取り、画像情報として必要な最高の空間周波数（以下、この必要な最高の空間周波数をｆｓｓで表す。）に対応したサンプリング間隔Δｘ＝１／（２・ｆｓｓ）でサンプリングしてデジタルの画像信号を得るように構成される。このようにして得られた画像信号には、被写体の放射線画像を表す有用な情報だけでなく、たとえグリッド像の空間周波数が必要な最高の空間周波数ｆｓｓより高周波であってもグリッド像に起因するノイズも含まれることがある。
【０００９】
図１９は記録シートに記録された放射線画像（グリッド像を含む）の、グリッド像の縞模様と直交する方向の空間周波数特性を表すグラフを示した図である。
【００１０】
ここでは４．０  本／ｍｍのグリッドを用いて撮影を行い、グリッド像の空間周波数が４ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍにあるものとし、被写体の放射線画像の再現に必要な最高の空間周波数ｆｓｓは２．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍであるとして説明する。
【００１１】
図２０は被写体の放射線画像の再現に必要なｆｓｓ＝２．５（ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍ）以下の空間周波数帯域の情報を得るために、ｆｓｓ＝２．５（ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍ）に対応したサンプリング間隔Δｘ＝１／（２・ｆｓｓ）＝０．２  （ｍｍ）、すなわち１ｍｍにつき５回サンプリングを行った場合のノイズの混入の状態を説明するための図である。
【００１２】
この場合図に実線で示すグラフ（図１９のグラフと同一）がｆｓｓ＝２．５（ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍ）  で折り返した位置にいわゆるエリアジングと呼ばれるノイズが混入する。したがってこの場合グリッド像の空間周波数４ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍのエリアジングは１ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍに生じる。
【００１３】
図２１は、サンプリング間隔Δｘ＝１／（２・ｆｓｓ）＝０．２  （ｍｍ）でサンプリングして得られた画像信号が担持する放射線画像の空間周波数特性を示している。
【００１４】
１ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍの位置にグリッド像に対応したノイズが混入し、可視画像を再生記録した際、該可視画像に１ｃｙｃｌｅ  ／ｍｍの縞模様として現れる結果となる。放射線画像を観察するに際し、グリッド像がそれほど目立たない空間周波数帯域にある場合であっても、サンプリングして画像信号を得ると目立ち易い空間周波数帯域に縞模様が現れ、この画像信号に基づいて再生した可視画像が非常に見にくいものとなってしまうことがあった。
【００１５】
そこで本出願人により、グリッド像が含まれる画像からグリッド像を除去するグリッド除去フィルタにより画像信号に対してフィルタリング処理を施して、
グリッドに起因する縞模様のノイズが低減または除去された観察のし易い可視画像を得る画像処理方法が提案されている（特開平３−１１４０３９号）。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したボケマスク処理を行う画像にグリッド像が含まれていると、原画像の高周波成分を強調した際にグリッド像が強調されてしまい画像が見にくくなってしまっていた。また、原画像の高周波成分に対して各帯域制限画像信号を変換する非線形関数による処理を施す際に、グリッド像が含まれていると、信号値が０近傍において、変換された信号値がグリッド像の影響により微少にふれてしまうため非線形処理の制御がしにくく、また信号値がふれることにより再生画像にアーチファクトが発生してしまう。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑み、原画像にグリッド像が含まれていても、グリッド像を強調することなく、また原画像の高周波成分に対する処理も容易に行うことができる画像処理方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像処理方法および装置は、グリッドを使用して撮影を行うことにより、該グリッドに対応する縞模様状のグリッド像と放射線画像とからなる原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理方法において、
前記原画像信号に対して前記グリッド像を除去する処理を施してグリッド像除去信号を得、
前記原画像の高周波成分に関する信号を、該グリッド像除去信号に基づいて作成することを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による画像処理方法および装置は、グリッド像を含む原画像を表す原画像信号に対して、グリッド像を除去する処理を施し、このグリッド像が除去された信号に基づいて原画像の高周波成分を作成し、この高周波成分を表す信号を原画像信号に加算することにより処理を行うようにしたものである。このため、原画像にグリッドが含まれている場合であっても、原画像の高周波成分を強調した際にグリッド像が強調されることがなくなり、グリッド像の目立たない見易い画像を得ることができる。また、上記特願平７−２５２０８８号に記載された、帯域制限画像信号を非線形処理するような場合であっても、処理された信号が信号値０付近でふれてしまうことがなくなるため、上述した式（３）における非線形処理の制御も容易なものとなり、非線形処理の自由度を大きくすることができる。また、グリッド像が除去された高周波成分を強調し、これを原画像信号に加算するようにしているため、グリッドが除去された信号に高周波成分を加算するものと比較して、原画像信号は残り、必要な信号成分を消去してしまうこともない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明による画像処理装置の概念を表す図である。図１に示すように本発明による画像処理装置は、入力されたグリッド像を含む原画像を表す原画像信号Ｓｏｒｇ  からグリッド像を除去してグリッド像除去信号Ｓ′を得るグリッド像除去手段１と、グリッド像除去信号Ｓ′に基づいてボケ画像信号Ｓｕｓ′を作成するボケ画像信号作成手段２と、グリッド像除去信号Ｓ′からボケ画像信号Ｓｕｓ′を減算して帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段３と、帯域制限画像信号に対して所定の変換処理を施す変換手段４と、非線形処理が施された帯域制限画像信号と原画像信号Ｓｏｒｇ  とを加算して処理済画像信号Ｓｐｒｏｃを得る加算手段５とからなる。
【００２２】
まずグリッド像除去手段１において行われる処理について説明する。グリッド像除去手段１においては、下記の７×７のフィルタにより原画像信号Ｓｏｒｇ  に対してフィルタリング処理を施すことによりグリッド像が除去された画像を表すグリッド像除去信号Ｓ′を得るものである。
【００２３】
【数１】
0003618432.tif 000003
【００２４】
このフィルタの周波数特性を図２に示す。図２に示すようにこのフィルタの周波数特性は、３．４ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび４．０ｃｙｃｌｅ／ｍｍにおいてレスポンスが０となっているものである。これは通常使用されるグリッドは３４本／ｍｍあるいは４０本／ｍｍのものであり、この周波数帯域のレスポンスを０とするためである。したがって、このフィルタによりフィルタリング処理を施すことにより得られるグリッド像除去信号Ｓ′は、グリッド像が除去されたものとなっている。
【００２５】
次いでボケ画像信号作成手段２において行われる処理について説明する。ボケ画像信号作成手段２においては、グリッド像除去信号Ｓ′に対して図３に示すような５×１のグリッド上の一次元ガウス分布に略対応したフィルタＦが用いられる。このフィルタＦは下記の式（４）
【００２６】
【数２】
0003618432.tif 000004
【００２７】
において、σ＝１としたものである。ここで、フィルタＦとしてガウス信号を用いるのは、ガウス信号は周波数空間および実空間の双方において、局在性がよいためである。
【００２８】
そしてこのフィルタＦにより原画像の画素のｘ方向およびｙ方向に対してフィルタリング処理を施すことにより、グリッド像除去信号Ｓ′全体に対してフィルタリング処理が施される。そしてこれによりグリッド像除去信号Ｓ′のボケ画像信号Ｓｕｓ′が得られる。
【００２９】
なお、上記実施の形態においては、図３に示す一次元フィルタＦにより、原画像のｘ方向およびｙ方向に対してフィルタリング処理を施すようにしているが、図４に示すような５×５の２次元にフィルタにより原画像信号Ｓｏｒｇ  およびフィルタリング処理画像信号に対して一度にフィルタリング処理を施すようにしてもよいものである。
【００３０】
次いで帯域制限画像信号作成手段３においてグリッド像除去信号Ｓ′からボケ画像信号Ｓｕｓ′の減算がなされ、帯域制限画像信号（Ｓ′−Ｓｕｓ′）が得られる。
【００３１】
さらに、変換手段４において、帯域制限画像信号（Ｓ′−Ｓｕｓ′）に対して帯域制限画像信号（Ｓ′−Ｓｕｓ′）の信号値に応じて変換処理がなされる。この変換処理は例えば図５に示すような関数ｆｕ  により行う。この関数ｆｕ  は、帯域制限画像信号の絶対値が閾値Ｔｈ１よりも小さい場合は傾きが１であり、閾値Ｔｈ１よりも大きい場合は傾きが１よりも小さくなるような非線形の関数である。
【００３２】
このような関数ｆｕ  により変換された帯域制限画像信号（Ｓ′−Ｓｕｓ′）は、上述した加算手段５において、画像信号Ｓ′に応じた強調度βが乗じられ原画像信号Ｓｏｒｇ  と加算されて処理済画像信号Ｓｐｒｏｃが得られる。
【００３３】
以上の処理を下記の式（５）に示す。
【００３４】
Ｓｐｒｏｃ＝Ｓｏｒｇ  ＋β（Ｓ′）（ｆｕ（Ｓ′−Ｓｕｓ′））      …（５）
このようにして得られたＳｐｒｏｃを再生することにより得られる画像は、グリッド像が除去され、かつ原画像の高周波成分を強調したにも拘わらずグリッド像が強調されていないものとなる。すなわち、グリッド像を除去しないで原画像の高周波成分を強調すると、図６（ａ）に示すようにグリッド像に起因するノイズが目立つものとなり、またこのグリッド像に起因するノイズの影響により変換手段４における変換処理の関数ｆｕの信号値０付近において信号値がふれてしまい、変換処理の制御が困難であった。これに対して本発明による画像処理方法によれば、グリッド像を除去した後に高周波成分を強調するようにしているため、強調された信号値は図６（ｂ）に示すようなものとなり、グリッド像に起因するノイズが目立つことがなくなる。また、変換手段４における変換処理の関数ｆｕの信号値０付近において信号値がふれることがないため、変換処理の制御も容易に行うことができる。さらに、グリッド像が除去された高周波成分を強調し、これを原画像信号Ｓｏｒｇ  に加算するようにしているため、グリッド像除去信号Ｓ′に高周波成分を加算するものと比較して原画像信号Ｓｏｒｇ  は残っているため、必要な信号成分を消去してしまうこともない。
【００３５】
なお、本発明による画像処理方法および装置は上述した特願平７−２５２０８８号にも適用できるものである。以下本発明による画像処理方法および装置を特願平７−２５２０８８号に適用した実施の形態について説明する。
【００３６】
図７は本発明による画像処理方法を特願平７−２５２０８８号に適用した装置の概念を表す図である。図７に示すように本発明による画像処理装置は、入力されたグリッド像を含む原画像を表す原画像信号Ｓｏｒｇ  からグリッド像を除去してグリッド像除去信号Ｓ′を得るグリッド像除去手段１と、グリッド像除去信号Ｓ′に基づいて互いに周波数応答特性が異なる多重解像度のボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′（ｋ＝１〜ｎ）を作成するボケ画像信号作成手段２と、ボケ画像信号作成手段２において作成されたボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′に基づいて複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段３と、帯域制限画像信号作成手段３において作成された複数の帯域制限画像信号のうち所定の閾値よりも信号値の絶対値が大きい帯域制限画像信号に対して後述するように絶対値を小さくする変換処理を施す変換手段４と、変換された帯域制限画像信号を加算して加算信号を作成する加算手段５と、加算信号に所定の強調係数を乗じて原画像信号Ｓｏｒｇ  と加算することにより、原画像の高周波成分が強調された処理済画像信号Ｓｐｒｏｃを得るボケマスク処理手段６とからなる。
【００３７】
まず、グリッド像除去手段１において、上述した実施の形態と同様にしてフィルタリング処理がなされ、グリッド像が除去された画像を表すグリッド像除去信号Ｓ′が得られる。
【００３８】
次いで、ボケ画像信号作成手段２において行われる処理について説明する。
【００３９】
図８はボケ画像信号作成手段２おいて行われる処理を説明するためのブロック図である。図８に示すようにグリッド像除去信号Ｓ′がフィルタリング処理手段10においてローパスフィルタによりフィルタリングされる。このローパスフィルタとしては例えば上述した図３に示すような５×１のグリッド上の一次元ガウス分布に略対応したフィルタＦが用いられる。そしてこのフィルタＦにより原画像の画素のｘ方向およびｙ方向に対してフィルタリング処理を施すことにより、グリッド像除去信号Ｓ′全体に対してフィルタリング処理が施される。図９はフィルタリング処理の詳細を表す図である。図９に示すように、図３に示すフィルタＦによりグリッド像除去信号Ｓ′の一画素おきにフィルタリング処理が施される。そしてこのフィルタリング処理により、フィルタリング処理画像信号Ｂ1が得られる。このフィルタリング処理画像信号Ｂ1は、グリッド像除去信号Ｓ′により表される画像（すなわち原画像）に対するサイズが１／４となっている。次いで、再度フィルタＦによりフィルタリング処理画像信号Ｂ１に対して一画素おきにフィルタリング処理が施される。そしてこのようなフィルタＦによるフィルタリング処理を、フィルタリング処理が施されたフィルタリング処理画像に対して繰り返し施すことにより、ｎ個のフィルタリング処理画像信号Ｂk（ｋ＝１〜ｎ）が得られる。このフィルタリング処理画像信号Ｂkは、原画像に対してサイズが１／２2kとなっている。ここで、フィルタリング処理画像信号Ｂkの周波数レスポンスを図10に示す。図10に示すようにフィルタリング処理画像信号Ｂkのレスポンスはｋが大きいほど高周波成分が除去されたものとなっている（なお、図10においてはｋ＝１〜３としている）。
【００４０】
次いで、このようにして得られたフィルタリング処理画像信号Ｂｋ  に対して補間演算処理手段１１において補間演算処理が施され、これにより原画像と同一の大きさの多重解像度画像が得られる。以下この補間演算処理について説明する。
【００４１】
補間演算の方法としては、Ｂスプラインによる方法など種々の方法が挙げられるが、本発明による実施の形態においては、ローパスフィルタとしてガウス信号に基づくフィルタＦを用いているため、補間演算を行うための補間係数としてもガウス信号を用いるものとする。ここで、ガウス信号を用いた補間関数とは、下記の式（６）
【００４２】
【数３】
0003618432.tif 000005
【００４３】
において、σ＝２ｎ−１  と近似したものを用いる。
【００４４】
フィルタリング処理画像信号Ｂ1を補間する際には、ｎ＝０であるためσ＝１となる。上記式（６）において、σ＝１としたときの補間を行うためのフィルタは、図11に示すように５×１の一次元フィルタとなる。まずフィルタリング処理画像信号Ｂ1に対して１画素おきに値が０の画素を一つずつ補間することによりフィルタリング処理画像信号Ｂ1をグリッド像除去信号Ｓ′により表される画像（すなわち原画像）と同一のサイズに拡大する。このように値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ1を一次元的に図12に示す。そして、この補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ1に対して上述した図11に示すフィルタＦ1によりフィルタリング処理を行う。
【００４５】
ここで、図11に示すフィルタＦ1 は５×１のフィルタであるが、図12に示すようにフィルタリング処理画像信号Ｂ1は１画素おきに値が０の画素が補間されている。したがって、フィルタＦ1によりフィルタリング処理を施すことは、実質的には２×１のフィルタ（０．５，０．５）および３×１のフィルタ（０．１，０．８，０．１）の２種類のフィルタにより、フィルタリング処理画像信号Ｂ1 にフィルタリング処理を施すことと等価なものとなる。そしてこのフィルタリング処理により、グリッド像除去信号Ｓ′と同一データ数、すなわち原画像と同一サイズのボケ画像信号Ｓus1 ′が得られる。
【００４６】
次いで、フィルタリング処理画像信号Ｂ２  に対してフィルタリング処理が施される。フィルタリング処理画像信号Ｂ２  を補間する際には、ｎ＝１であるため、σ＝２となる。上記式（６）において、σ＝２としたときの補間を行うためのフィルタは、図１３に示すように１１×１の一次元フィルタとなる。そして、まずフィルタリング処理画像信号Ｂ２  に対して１画素おきに値が０の画素を３つずつ補間することによりフィルタリング処理画像信号Ｂ２  を原画像と同一のサイズに拡大する。この値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ２  を一次元的に図１４に示す。そして、この補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ２  に対して上述した図１３に示すフィルタＦ２  によりフィルタリング処理を行う。
【００４７】
ここで、図13に示すフィルタＦ2は１１×１のフィルタであるが、図14に示すようにフィルタリング処理画像信号Ｂ2は１画素おきに値が０の画素が補間されている。したがって、フィルタＦ2 によりフィルタリング処理を施すことは、実質的には２×１のフィルタ（０．５，０．５）および３×１のフィルタ（０．３，０．６５，０．０５）、（０．１３，０．７４，０．１３）および（０．０５，０．６５，０．３）の４種類のフィルタにより、フィルタリング処理画像信号Ｂ2 にフィルタリング処理を施すことと等価なものとなる。そしてこのフィルタリング処理により、グリッド像除去信号Ｓ′と同一データ数のボケ画像信号Ｓus2 ′が得られる。
【００４８】
そしてこのフィルタリング処理を全てのフィルタリング処理画像信号Ｂｋ  に対して行う。フィルタリング処理画像信号Ｂｋ  を補間する際には、上記式（６）に基づいて、３×２ｎ  −１の長さのフィルタを作成し、フィルタリング処理画像信号Ｂｋ  の各画素の間に値が０の画素を２ｎ  −１個ずつ補間することにより、原画像と同一サイズに拡大する。この値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂｋ  に対して３×２ｎ  −１の長さのフィルタにより、フィルタリング処理を行う。
【００４９】
ここで、この３×２ｎ  −１の長さのフィルタによるフィルタリング処理を施すことは、２ｎ  周期で長さが２または３のフィルタによりフィルタリング処理を施すことと等価なものとなる。そしてこのフィルタリング処理により、ｎ個のボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′が得られる。このボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′を可視像として表すと、結果としてそれぞれ解像度が異なる、すなわち周波数応答特性が異なる多重解像度のボケ画像となる。このように、フィルタは長くなるものの、実質的には長さが２または３のフィルタによりフィルタリング処理を施していることと同様であるため、演算量は、フィルタが長くなろうともそれほど多くはならないものである。このため、演算量を減らして、多重解像度のボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′を高速に作成することができることとなる。
【００５０】
なお、本発明による実施の形態においては、長さが３×２ｎ  −１の１次元のフィルタにより画像のｘ方向およびｙ方向にフィルタリング処理を施すようにしているが、予め２次元状のフィルタを作成しておき、このフィルタによりフィルタリング処理画像に対してフィルタリング処理を施すことにより、ボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′を得るようにしてもよい。この場合、フィルタリング処理画像に対して、補間演算を行うためのフィルタリング処理を施すためのフィルタは、（３×２ｎ−１）×（３×２ｎ  −１）のフィルタとなるが、上述した１次元のフィルタを用いる場合と同様に、２ｎ  周期で２×２または３×３のフィルタによりフィルタリング処理を施すことと等価なものとなり、上述した１次元のフィルタを用いる場合と同様に、フィルタのサイズが大きくなっても、フィルタリング処理を行うための演算量は実質的にそれほど大きくならないものである。
【００５１】
このようにして得られたボケ画像信号Ｓusk ′の周波数特性を図15に示す。図15に示すように、ボケ画像信号Ｓusk ′のｋの値が大きくなるほど、グリッド像除去信号Ｓ′の高周波成分が除去された信号となる。
【００５２】
次いで、帯域制限画像信号作成手段３および変換手段４において処理が行われる。図16は帯域制限画像信号作成手段３および変換手段４において行われる処理を実施するための装置を表す図である。図16に示すように、上述したボケ画像信号作成手段２において作成された複数のボケ画像信号Ｓusk ′に基づいて帯域制限画像信号が作成される。この帯域制限画像信号は減算器21により、互いに隣接する周波数帯域同士のボケ画像信号Ｓusk ′の減算を行うことにより得られる。すなわち、Ｓ ′−Ｓus1 ′、Ｓus1 ′−Ｓus2 ′、…ＳusN-1′−ＳusN′を順次計算することにより、複数の帯域制限画像信号を求める。この帯域制限画像信号の周波数特性を図17に示す。図17に示すように、帯域制限画像信号はボケ画像信号Ｓusk ′のｋの値が大きくなるほど、グリッド像除去信号Ｓ′の低周波数成分の帯域を表す信号となる。
【００５３】
次いで、変換手段４において、このようにして求められた帯域制限画像信号をこの帯域制限画像信号の信号に応じて変換する。この変換は変換器２２において、上述した図５に示すような関数ｆｕ  により行う。
【００５４】
このような関数ｆｕ  により変換された帯域制限画像信号は、上述した加算手段５およびボケマスク処理手段６を内包する演算器２３に入力される。この演算器２３においては下記のような処理が行われる。まず、上述したように関数ｆｕ  により変換された帯域制限画像信号（以下、変換帯域制限画像信号とする。）は加算される。そしてこの加算値が求められると、ボケマスク処理手段６においてグリッド像除去信号Ｓ′の値に応じた強調度βが乗じられ、されにこの強調度βが乗じられた加算値が原画像信号Ｓｏｒｇ  と加算されて処理済画像信号Ｓｐｒｏｃが得られる。
【００５５】
以上の帯域制限画像信号作成手段３、変換手段４、加算手段５およびボケマスク処理手段６において行われる処理を下記の式（７）に示す。
【００５６】
0003618432.tif 000006
但し、Ｓproc：処理済画像信号
Ｓorg ：原画像信号
Ｓusk′(k=1〜N）：ボケ画像信号
ｆuk(k=1〜N)：各帯域制限画像信号を変換する関数
なお、上記実施の形態においては、上記式（７）により処理済画像信号Ｓprocを得るようにしているが、下記式（８）により処理済画像信号Ｓprocを得るようにしてもよい。式（７）と式（８）とで異なるのは、帯域制限画像信号を得る際に、式（７）においては隣接する周波数帯域同士で減算を行っているが、式（８）においては、全ての周波数帯域のボケ画像信号Ｓusk ′と、グリッド像除去信号Ｓ′とで減算処理を行っている点が異なるものである。
【００５７】
0003618432.tif 000007
但し、Ｓｐｒｏｃ：高周波成分が強調された画像信号
Ｓｏｒｇ  ：原画像信号
Ｓｕｓｋ  ′（ｋ＝１〜Ｎ  ）：ボケ画像信号
ｆｕｋ（ｋ＝１〜Ｎ）：前記各帯域制限画像信号を変換する関数
なお、上記実施の形態においては、ガウス信号のフィルタを用いて、補間演算処理を行うようにしているが、Ｂスプライン補間演算によりフィルタリング処理画像に対して補間演算処理を施すようにしてもよい。以下、このＢスプライン補間演算処理について説明する。
【００５８】
Ｂスプライン補間演算は、比較的鮮鋭度の低い滑らかな２次画像を再生するための補間画像データを得るための補間演算方法である。このＢスプライン補間演算は、元のサンプル点（画素）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。
【００５９】
すなわち、
ｆｋ  （ｘ）＝Ａｋ  ｘ３  ＋Ｂｋ  ｘ２  ＋Ｃｋ  ｘ＋Ｄｋ            …（９）
において（式（９）においてＢｋ  は便宜上用いられる係数であり、フィルタリング処理画像とは異なる。）、
ｆｋ  ′（Ｘｋ  ）＝ｆｋ−１  ′（Ｘｋ  ）        …（１０）
ｆｋ  ′（Ｘｋ＋１  ）＝ｆｋ＋１  ′（Ｘｋ＋１  ）    …（１１）
ｆｋ  ″（Ｘｋ  ）＝ｆｋ−１  ″（Ｘｋ  ）        …（１２）
ｆｋ  ″（Ｘｋ＋１  ）＝ｆｋ＋１  ″（Ｘｋ＋１  ）    …（１３）
が条件となる。ただし、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、これらの画像信号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から、下記式（１４）を満たす必要がある。
【００６０】
ｆｋ  ′（Ｘｋ  ）＝（Ｙｋ＋１  −Ｙｋ−１  ）／（Ｘｋ＋１  −Ｘｋ−１  ）    …（１４）
同様に、画素Ｘｋ＋１  における第１階微分係数が、その画素Ｘｋ＋１  の前後の画素であるＸｋ  とＸｋ＋２  とについて、これらの画像信号Ｙｋ  、Ｙｋ＋２  の勾配（Ｙｋ＋２−Ｙｋ  ）／（Ｘｋ＋２  −Ｘｋ  ）に一致することが条件であるから、下記式（１５）を満たす必要がある。
【００６１】
ｆｋ  ′（Ｘｋ＋１  ）＝（Ｙｋ＋２  −Ｙｋ  ）／（Ｘｋ＋２  −Ｘｋ  ）      …（１５）
また関数ｆ（Ｘ）は一般に下記式（１４）に示すもので近似される。
【００６２】
ｆ（Ｘ）＝ｆ（０）  ＋ｆ′（０）  Ｘ＋｛ｆ″（０）／２｝Ｘ２            …（１６）
ここで、各区間Ｘｋ−２  〜Ｘｋ−１  ，Ｘｋ−１  〜Ｘｋ  ，Ｘｋ  〜Ｘｋ＋１  ，Ｘｋ＋１  〜Ｘｋ＋２  の間隔（格子間隔という）を１とし、画素Ｘｋ  からの画素Ｘｋ＋１  方向への補間点Ｘｐ  の位置をｔ（０≦ｔ≦１）とすれば、式（１０）〜（１３）および（１６）より、
ｆｋ  ′（０）＝Ｃｋ  ＝（Ｙｋ＋１  −Ｙｋ−１  ）／２
ｆｋ  ′（１）＝３Ａｋ  ＋２Ｂｋ  ＋Ｃｋ  ＝（Ｙｋ＋２  −Ｙｋ  ）／２
ｆｋ  ″（０）＝Ｙｋ＋１  −２Ｙｋ  ＋Ｙｋ−１  ＝２Ｂ
したがって、
Ａｋ  ＝（Ｙｋ＋２  −３Ｙｋ＋１  ＋３Ｙｋ  −Ｙｋ−１  ）／６
Ｂｋ  ＝（Ｙｋ＋１  −２Ｙｋ  ＋Ｙｋ−１  ）／２
Ｃｋ  ＝（Ｙｋ＋１  −Ｙｋ−１  ）／２
ここで、Ｄｋ  は未知のため、
Ｄｋ  ＝（Ｄ１  Ｙｋ＋２  ＋Ｄ２  Ｙｋ＋１  ＋Ｄ３  Ｙｋ  ＋Ｄ４  Ｙｋ−１  ）／６
とおく。また、スプライン補間関数ｆｋ  （ｘ）は上述の通り、Ｘ＝ｔなる変数変換をしているため、
ｆｋ  （ｘ）＝ｆｋ  （ｔ）
となる。よって、
0003618432.tif 000008
となり、これを画像信号Ｙｋ−１  ，Ｙｋ  ，Ｙｋ＋１  ，Ｙｋ＋２  について整理すると、下記式（１７）で表すことができる。
【００６３】
0003618432.tif 000009
ここで、ｔ＝１とおけば、
0003618432.tif 000010
次に区間Ｘｋ＋１  〜Ｘｋ＋２  についての式（１７）は、
0003618432.tif 000011
ここで、ｔ＝０とおけば、
0003618432.tif 000012
連続性の条件（ｆｋ  （１）＝ｆｋ＋１  （０））、および各フィルタリング処理画像信号に対応する係数同士が等しいという条件により、Ｄ４  −１＝０，Ｄ３  −３＝Ｄ４  ，Ｄ２  ＋３＝Ｄ３  ，Ｄ１  ＋１＝Ｄ２  ，Ｄ１  ＝０、となり、したがって、
Ｄｋ  ＝（Ｙｋ＋１  ＋４Ｙｋ  ＋Ｙｋ−１  ）／６
となる。よって、
0003618432.tif 000013
したがって、フィルタリング処理画像信号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
となる。
【００６４】
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、フィルタリング処理画像信号の全体についてフィルタリング処理画像信号とは間隔の異なる補間画像信号を求めることができる。
【００６５】
したがって、このＢスプライン補間演算処理を各フィルタリング処理画像信号Ｂｋ  に対して施すことにより、各フィルタリング処理画像信号Ｂｋ  に対応したボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′を得ることができる。
【００６６】
また、上述した式（７），（８）による実施の形態においては、画像信号Ｓ′に対して１画素おきにフィルタリング処理を施し、さらに補間演算を施すことによりボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′を得るようにしているが、これに限定されるものではなく、複数のサイズのボケマスクを用いて、画像信号Ｓ′にフィルタリング処理を施すことにより、複数の周波数応答特性が異なるボケ画像信号Ｓｕｓｋ  ′を得るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像処理装置の概略構成を表す図
【図２】グリッド除去フィルタの周波数特性を表す図
【図３】ボケ画像信号作成手段において用いられるフィルタ（１次元）を表す図
【図４】ボケ画像信号作成手段において用いられるフィルタ（２次元）を表す図
【図５】変換手段において帯域制限画像信号を変換するための関数を表す図
【図６】グリッドの有無による信号値の違いを表す図
【図７】本発明による画像処理方法を特願平７−２５２０８８号に適用した装置の概念を表す図
【図８】本発明の他の実施の形態におけるフィルタリング手段において行われる処理を説明するための図
【図９】フィルタリング処理の詳細を説明するための図
【図１０】フィルタリング処理画像信号の周波数レスポンスを表す図
【図１１】フィルタリング処理画像信号Ｂ１  の補間演算に用いられるフィルタを表す図
【図１２】補間演算の詳細を表す図
【図１３】フィルタリング処理画像信号Ｂ２  の補間演算に用いられるフィルタを表す図
【図１４】値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ２  を一次元的に表す図
【図１５】ボケ画像信号の周波数特性を表す図
【図１６】帯域制限画像信号作成手段および変換手段において行われる処理を実施するための装置を表す図
【図１７】帯域制限画像信号の周波数特性を表す図
【図１８】エッジ部近傍のマスク処理を説明するための図
【図１９】グリッド像の縞模様と直交する方向の空間周波数特性を表す図
【図２０】図１９のグラフと２．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対応するサンプリング間隔でサンプリングされた画像信号のエリアジングを表す図
【図２１】図２０と同一のサンプリング間隔でサンプリングされた画像信号が担持する画像の空間周波数特性を表す図
【符号の説明】
１    グリッド像除去手段
２    ボケ画像信号作成手段
３    帯域制限画像信号作成手段
４    変換手段
５    加算手段
６    ボケマスク処理手段
１０    フィルタリング処理手段
１１    補間演算処理手段
２１    減算器
２２    変換器
２３    演算器
【図１】
0003618432.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003618432.tif 000020
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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